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Schwarze Löcher haben seltsame Eigenschaften. (Symbolbild)
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Schwarze Löcher haben seltsame Eigenschaften. (Symbolbild)

Allgemeine Relativitätstheorie

Schwarzes Loch: Licht von der Rückseite beobachtet – Forschung bestätigt Albert Einstein

  • Tanja Banner
    VonTanja Banner
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Forschende beobachten erstmals Licht von der Rückseite eines schwarzen Lochs – und bestätigen damit eine Vorhersage aus Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie.

Stanford/Frankfurt – Dem Astrophysiker Dan Wilkins (Universität Stanford) und einem Team von Wissenschaftler:innen ist etwas gelungen, was nicht viele Forschende von sich behaupten können: Sie haben eine Entdeckung gemacht, die ein Phänomen bestätigt, das Albert Einstein in seiner berühmten Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt hat.

Wilkins und Kolleg:innen haben das supermassive schwarze Loch im Zentrum einer 800 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie beobachtet, um eine Eigenheit mancher schwarzer Löcher genauer zu untersuchen: Die Corona – Röntgenstrahlung, die das schwarze Loch umgibt. Weil sie der Sonnen-Korona ähnelt, kam sie zu ihrem Namen. Doch bei der Untersuchung der Corona entdeckte Wilkins ein verblüffendes Muster: Auf eine Serie heller Röntgenstrahlen folgten zusätzliche Röntgenblitze, die kleiner waren, später kamen und andere „Farben“ hatten. Der Theorie zufolge hatten die Forschenden um Wilkins Licht von der Rückseite des schwarzen Lochs gesehen – ein Phänomen, das unmöglich klingt, wenn man grundlegend weiß, wie schwarze Löcher funktionieren.

Forschende beobachten Licht von der Rückseite eines schwarzen Lochs

Ein schwarzes Loch ist ein Objekt, das eine sehr große Masse auf wenig Volumen konzentriert. Seine große Anziehungskraft reißt alles an sich, was in Reichweite kommt – Materie, die über den sogenannten Ereignishorizont in das schwarze Loch gezogen wird, kommt nie wieder zum Vorschein. „Licht, das in das schwarze Loch gerät, kommt nicht mehr heraus, also sollten wir nicht in der Lage sein, etwas zu sehen, das hinter dem schwarzen Loch ist“, erklärt Wilkins. Jedoch macht es eine weitere Eigenart von schwarzen Löchern in der Theorie möglich, das Licht hinter dem schwarzen Loch zu sehen: „Das schwarze Loch verzerrt den Raum, beugt Licht und dreht Magnetfelder um sich selbst“, erläutert Wilkins. Das ermögliche es, das Licht doch zu sehen.

Schwarzes Loch: Schwerkraft biegt Licht nach vorne – Vorhersage von Albert Einstein bestätigt

Konkret kann man sich die Beobachtung so vorstellen: Auch auf der Rückseite des schwarzen Lochs gibt es Röntgenstrahlen. Diese werden von der Akkretionsscheibe – eine Scheibe voller Materie, die um das schwarze Loch rotiert – reflektiert und von der Schwerkraft des schwarzen Lochs nach vorne gebogen, wo sie von den Weltraumteleskopen aufgefangen wurden. „Diese neuen Beobachtungen bestätigten eine Schlüsselvorhersage der Allgemeinen Relativitätstheorie – den Nachweis von Photonen, die von der Rückseite um das schwarze Loch herum gelenkt wurden“, schreiben die Forschenden in ihrer Studie, die im Fachjournal „Nature“ veröffentlicht wurde.

Faszinierendes Universum: Röntgenstrahlen von schwarzem Loch beobachtet

Es handelt sich um die erste direkte Beobachtung von Licht, das von der Rückseite eines schwarzen Lochs stammt. Einstein hatte das Phänomen in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt, es konnte jedoch bisher nicht bestätigt werden. Roger Blandford, Co-Autor der Studie freut sich: „Vor fünfzig Jahren, als Astrophysiker anfingen darüber zu spekulieren, wie ein Magnetfeld in der Nähe eines schwarzen Lochs sich wohl verhalten würde, hatten sie keine Idee, dass wir eines Tages die Techniken haben würden, um Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie in Aktion zu sehen.“ Hauptautor Wilkins ergänzt: „Ich erstelle seit Jahren theoretische Vorhersagen, wie diese Echos aussehen. Also habe ich die Verbindung hergestellt, als ich sie in den Teleskopbeobachtungen sah.“

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Für die Beobachtungen nutzten die Forschenden um Wilkins die Röntgenteleskope XMM-Newton (Esa) und NuStAR (Nasa), die vom Weltall aus Röntgenquellen beobachten.

Im Jahr 2019 war es Forschenden erstmals gelungen, ein schwarzes Loch zu fotografieren – dabei kamen mehrere Teleskope im Verbund zum Einsatz. 2020 bekamen drei Forschende für ihre Arbeiten zu schwarzen Löchern den Physik-Nobelpreis. (Tanja Banner)

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