Wissenschafts-Sensation

Das ist das erste Bild von einem Schwarzen Loch!

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Thomas Hillebrand und Uwe Gradwohl
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Veronika Simon

Auf diesen Moment haben Wissenschaftler seit Jahrzehnten hingearbeitet: Ein Bild von einem Schwarzen Loch! Bisher gab es nur Simulationen. Um das Bild zu machen, brauchten sie ein riesiges Radio-Teleskop, so groß wie die Erde.

Die Wissenschaftler am Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie forschen seit Jahren an Schwarzen Löchern. Jetzt konnten sie gemeinsam mit einem internationalen Forscherteam beweisen: Es gibt sie wirklich. Bisher konnte man Schwarze Löcher nur indirekt nachweisen und simulieren, wie sie aussehen müssten.

Ein echtes Bild von einem Schwarzen Loch zu sehen, das war für Michael Kramer, den Direktor des Instituts, ein besonderer Erfolg: "Das war schon ein Wow-Effekt. Zum ersten Mal nach all den Jahren das erreicht zu haben, was wir zuvor nur geträumt haben!"

Logische Konsequenz aus Einsteins Relativitätstheorie

Am Anfang der Suche nach einem Schwarzen Loch steht Albert Einstein. Aus seiner allgemeinen Relativitätstheorie folgerte man die Existenz "punktförmiger Singularitäten", in denen Materie und Strahlung verschwinden. Er selbst blieb zeitlebens skeptisch, ob solche Objekte wirklich existieren, die seit den 1960er Jahren "Schwarze Löcher" heißen.

Schwarze Löcher sind so anziehungsstark, dass weder Materie noch Licht aus ihnen nach außen dringen. Sie entstehen einerseits, wenn ausgebrannte Sterne unter dem eigenen Gewicht kollabieren.

Im Zentrum von Galaxien vermutet man bisher andererseits viel größere Schwarze Löcher, deren Entstehungsprozess noch unklar ist. Auf dem jetzt veröffentlichten Bild ist das Schwarze Loch sichtbar, weil man es von seiner direkten Umgebung abgrenzen kann.

Ein virtuelles Teleskop, so groß wie die Erde

Um ein solches Objekt nun erstmals zu fotografieren, wurde das Projekt "Event Horizon Teleskope" gestartet.  Die Jagd nach dem ersten Bild begann 2017 mit insgesamt acht Radio-Teleskopen.

Der Clou: Deren Standorte sind weltweit verteilt. Neben Süd-Spanien und Chile noch in der Antarktis, in Nordamerika und auf Hawaii. Zusammengeschaltet entsteht so ein virtuelles Riesen-Radio-Teleskop, so groß wie die Erde.

Damit schauten die Radio-Astronomen dann in Richtung der Galaxie M87, rund 50 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. In deren Zentrum liegt ein superschweres schwarzes Loch, über sechs Milliarden Mal massereicher als unsere Sonne.

Datenmengen, zu groß für jede Leitung

Die Daten aller acht Event-Horizon-Teleskope gelangten auf hunderten Festplatten ins Bonner Max-Planck-Institut. Denn die aufgenommen Datenmengen sind zu groß für jede Leitung: Bei jedem Teleskop 500 Terabytes und mehr.

Dann begann das Rechnen. Denn nur wenn alle Radiosignale in gleicher Frequenz, gleicher Qualität und exakt gleichzeitig aufgenommen vorliegen, lassen sie sich miteinander kombinieren.

Ergebnisse, zu gut um wahr zu sein?

Und dann, so erzählt Anton Zensus, Astrophysiker am Bonner Max-Planck-Institut, gelingt es: Aus den Signalen entsteht ein Bild - das Schwarze Loch im Zentrum von M87. Die Ergebnisse waren so eindrucksvoll, dass die Wissenschaftler ihren Erfolg erst selbst kaum glauben konnten.

Zensus: „Viele von uns haben gedacht: Das kann ja noch gar nicht stimmen, das kann nicht richtig sein. Und erst mit der Zeit haben wir tatsächlich realisiert: Wir haben es geschafft! Wir haben dieses Bild herstellen können und es hat eine Qualität, die überzeugt.“

Bild nah an bisherigen Berechnungen

Mit diesem ersten direkten Beweise, dass es Schwarze Löcher gibt, können die Radioastronomen nun einen entscheidenden Schritt voran gehen: Denn bislang gab es nur Simulationen, gerechnete Versionen Schwarzer Löcher, die zeigen, wie sie aussehen könnten - wie die Prozesse, die hier ablaufen, sein könnten.

Jetzt können die Wissenschaftler ihre Simulationen mit einem realen Bild vergleichen. Das Ergebnis: Die Berechnungen sind sehr nahe dran am Original – und das, so sagt Anton Zensus, wird die Astrophysik in Zukunft stark beflügeln.

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