Erstes Bild des Milchstraßenmonsters

Schütze A*

Schütze A*

Dies ist das gigantische Schwarze Loch, das im Zentrum unserer Galaxie lebt und zum ersten Mal abgebildet wird.

Das als Sagittarius A* bekannte Objekt hat die erstaunliche viermillionenfache Masse unserer Sonne.

Was Sie sehen, ist eine zentrale dunkle Region, in der sich das Loch befindet, umgeben von dem Licht, das von überhitztem Gas kommt, das von immensen Gravitationskräften beschleunigt wird.

Was den Maßstab betrifft, so hat der Ring ungefähr die Größe der Merkurbahn um unseren Stern.

Das sind ungefähr 60 Millionen km oder 40 Millionen Meilen im Durchmesser.

Glücklicherweise ist dieses Ungeheuer sehr, sehr weit entfernt – etwa 26.000 Lichtjahre in der Entfernung –, also besteht keine Möglichkeit, dass wir jemals in Gefahr geraten.

Das Bild wurde von einem internationalen Team namens the Zusammenarbeit mit Event Horizon Telescope (EHT)..

Karte

Karte

Es ist ihr zweites solches Bild, nachdem sie 2019 ein Bild des riesigen Schwarzen Lochs im Herzen einer anderen Galaxie mit dem Namen veröffentlicht hatten Messier 87, Gold M87. Dieses Objekt war mit 6,5 Milliarden Sonnenmassen mehr als tausendmal größer.

„Aber dieses neue Bild ist etwas Besonderes, weil es unser supermassereiches Schwarzes Loch ist“, sagte Prof. Heino Falcke, einer der europäischen Pioniere hinter dem EHT-Projekt.

“Das ist in ‘unserem Hinterhof’, und wenn Sie Schwarze Löcher verstehen wollen und wie sie funktionieren, wird Ihnen das hier sagen, weil wir es in komplizierten Details sehen”, sagte der deutsch-niederländische Wissenschaftler von der Radboud-Universität Nijmegen gegenüber BBC Nachricht.

Was ist ein Schwarzes Loch?

  • Ein schwarzes Loch ist ein Bereich des Weltraums, in dem Materie in sich zusammengebrochen ist

  • Die Anziehungskraft ist so stark, dass nichts, nicht einmal Licht, entweichen kann

  • Schwarze Löcher werden aus dem explosiven Untergang bestimmter großer Sterne hervorgehen

  • Aber einige sind wirklich riesig und haben die milliardenfache Masse unserer Sonne

  • Wie diese Monster, die in Galaxienzentren gefunden wurden, entstanden sind, ist unbekannt

  • Aber es ist klar, dass sie die Galaxie mit Energie versorgen und ihre Entwicklung beeinflussen werden

Das Bild ist eine technische Meisterleistung. Es muss sein.

26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist Sagittarius A*, kurz Sgr A*, ein winziger Nadelstich am Himmel. Um ein solches Ziel zu erkennen, ist eine unglaubliche Auflösung erforderlich.

Der Trick des EHT ist eine Technik namens Very Long Baseline Array Interferometry (VLBI).

Im Wesentlichen kombiniert dies ein Netzwerk aus acht weit auseinander liegenden Radioantennen, um ein Teleskop von der Größe unseres Planeten nachzuahmen.

Diese Anordnung ermöglicht es dem EHT, einen Winkel am Himmel zu schneiden, der in Mikrobogensekunden gemessen wird. EHT-Teammitglieder sprechen von einer Sehschärfe, die der Fähigkeit gleicht, einen Bagel auf der Mondoberfläche zu sehen.

Selbst dann sind Atomuhren, intelligente Algorithmen und unzählige Stunden Supercomputing erforderlich, um aus mehreren Petabyte (1 PB entspricht einer Million Gigabyte) an gesammelten Daten ein Bild zu konstruieren.

Die Art und Weise, wie sich ein Schwarzes Loch krümmt oder Licht linsen lässt, bedeutet, dass nichts zu sehen ist außer einem „Schatten“, aber die Brillanz der Materie, die diese Dunkelheit umkreist und sich zu einem Kreis ausbreitet, der als Akkretionsscheibe bekannt ist, verrät, wo sich das Objekt befindet .

Vergleicht man das neue Image mit der vorherige von M87, fragen Sie sich vielleicht, was anders ist. Aber es gibt wichtige Unterschiede.

Schematische Beschreibung

Schematische Beschreibung

Die Masse eines Schwarzen Lochs bestimmt die Größe seiner Akkretionsscheibe, oder Emissionsring. Das Loch lebt in der zentrale Helligkeitsdepression. Seine “Oberfläche” wird die genannt Ereignishorizont, die Grenze, innerhalb derer sogar ein Lichtstrahl durch die Krümmung in der Raumzeit auf sich selbst zurückgebogen wird. Hellere Regionen in der Akkretionsscheibe sind dort, wo Licht Energie gewinnt, wenn es sich auf uns zubewegt, und das soll auch so sein verstärkter Doppler

„Da Sagittarius A* ein viel kleineres Schwarzes Loch ist – es ist etwa 1.000 Mal kleiner – ändert sich seine Ringstruktur auf Zeitskalen, die 1.000 Mal schneller sind“, erklärte Teammitglied Dr. Ziri Younsi vom University College London, Großbritannien. “Es ist sehr dynamisch. Die ‘Hotspots’, die Sie im Ring sehen, bewegen sich von Tag zu Tag.”

Dies geht aus den Simulationen hervor, die das Team erstellt hat, was Sie sehen würden, wenn Sie sich irgendwie in das Zentrum unserer Galaxie begeben und die Szene mit Augen sehen könnten, die auf Radiofrequenzen empfindlich sind.

Das überhitzte, angeregte Gas – oder Plasma – im Ring bewegt sich mit einem erheblichen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit (300.000 km/s oder etwa 190.000 Meilen pro Sekunde) um das Schwarze Loch herum. Die helleren Regionen sind wahrscheinlich Orte, an denen sich Materie auf uns zubewegt und wo ihre Lichtemission infolgedessen energetisiert oder “dopplerverstärkt” wird.

Teleskope

Teleskope

Diese schnellen Veränderungen in der Nähe von Sgr A* sind mit ein Grund dafür, dass die Erstellung eines Bildes so viel länger gedauert hat als bei M87. Die Interpretation der Daten war eine größere Herausforderung.

Die Teleskopbeobachtungen für beide Schwarzen Löcher wurden tatsächlich im selben Zeitraum Anfang 2017 aufgenommen, aber M87 sieht mit seiner größeren Größe und Entfernung von 55 Millionen Lichtjahren im Vergleich dazu statisch aus.

Wissenschaftler haben bereits damit begonnen, die Messungen in dem neuen Bild einzusetzen, um die Physik zu testen, die wir derzeit zur Beschreibung schwarzer Löcher verwenden. Bisher stimmt das, was sie sehen, vollständig mit den Gleichungen überein, die Einstein in seiner Gravitationstheorie, der Allgemeinen Relativitätstheorie, aufgestellt hat.

Wir vermuten seit mehreren Jahrzehnten, dass ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie lebt. Was sonst könnte Gravitationskräfte erzeugen, die nahe Sterne mit Geschwindigkeiten von bis zu 24.000 km/s durch den Weltraum beschleunigen (zum Vergleich: Unsere Sonne gleitet mit behäbigen 230 km/s oder 140 Meilen pro Sekunde um die Galaxie)?

Aber interessanterweise, wenn die Nobelpreiskomitee ehrte die Astronomen Reinhard Genzel und Andrea Ghez mit ihrem Physikpreis 2020 für ihre Arbeit an Sgr A* sprach die Zitierung nur von “ein supermassives kompaktes Objekt”. Es war Spielraum für den Fall, dass sich ein anderes exotisches Phänomen als Erklärung herausstellen sollte.

Aber daran kann es jetzt keinen Zweifel mehr geben.

galaktische Zentrum

Sterne, die nahe Sgr A* kreisen, bewegen sich mit atemberaubender Geschwindigkeit

Kommen Sie diesen August, das neue Super-Weltraumteleskop, James Webb, wird sein Auge auf Sgr A* richten. Das 10 Milliarden Dollar teure Observatorium wird nicht die Auflösung haben, um das Schwarze Loch und seinen Akkretionsring direkt abzubilden, aber es wird mit seinen unglaublich empfindlichen Infrarotinstrumenten neue Möglichkeiten zur Untersuchung der Umgebung des Schwarzen Lochs bringen.

Astronomen werden das Verhalten und die Physik von Hunderten von Sternen, die um das Schwarze Loch kreisen, in noch nie dagewesenem Detail untersuchen. Sie werden sogar nach sterngroßen Schwarzen Löchern in der Region Ausschau halten und nach Hinweisen auf konzentrierte Klumpen unsichtbarer oder dunkler Materie suchen.

„Jedes Mal, wenn wir eine neue Einrichtung bekommen, die ein schärferes Bild des Universums aufnehmen kann, tun wir unser Bestes, um sie auf das galaktische Zentrum zu trainieren, und wir lernen unweigerlich etwas Fantastisches“, sagte Jessica Lu, Professorin an der University of California. Berkeley, USA, der die Webb-Kampagne leiten wird.

JWST-Kunstwerk

Kunstwerk: Das James-Webb-Teleskop wird die Umgebung um Sgr A* untersuchen

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