BREAKING: Wir haben das erste Bild des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße

Vor viereinhalb Milliarden Jahren entstand unser blassblauer Punkt aus den Trümmern, die bei der Geburt eines Sterns übrig geblieben waren. Seitdem sind wir in einem kosmischen Tanz gefangen; Die Erde wirbelt um die Sonne; und die Sonne wirbelt um das galaktische Zentrum – das dunkle, geheimnisvolle Herz der Milchstraße.

In diesem dunklen Herzen, um das sich die gesamte Galaxie dreht, befindet sich ein Supermassiver schwarzes Loch Er trägt den Namen Sagittarius A* und hat etwa die 4,3 Millionen Sonnenmasse. Wir konnten anhand der Bewegungen von Objekten um ihn herum auf seine Anwesenheit schließen und sie messen, aber wir hatten das Objekt selbst noch nie gesehen.

Noch nie, bis jetzt.

Das Bild oben auf dem Bildschirm – das wie ein herrlich verschwommener orangefarbener Donut aussieht – ist der Staub und Schatten von Sgr A* selbst, das die Menschheit dank der harten Arbeit der Zusammenarbeit mit dem Event Horizon Telescope zum allerersten Mal gesehen hat.

„Wir waren verblüfft, wie gut die Größe des Rings mit den Vorhersagen aus Einsteins Theorie übereinstimmte.“ generelle Relativität ,' sagte EHT-Projektwissenschaftler Geoffrey Bower der Academia Sinica in Taipeh.

„Diese beispiellosen Beobachtungen haben unser Verständnis darüber, was im Zentrum unserer Galaxie passiert, erheblich verbessert und bieten neue Einblicke in die Funktionsweise dieser Riesen.“ Schwarze Löcher mit ihrer Umgebung interagieren.'

Wir können nicht aufhören zu starren. Das allererste Bild von Sgr A*. (EHT-Zusammenarbeit)

Der Erfolg kommt drei Jahre nach der Veröffentlichung der Zusammenarbeit Erstes Bild des Schattens eines Schwarzen Lochs, das jemals aufgenommen wurde – ein supermassereiches Schwarzes Loch namens M87* mit der 6,5 Milliarden Sonnenmasse im Zentrum einer 55 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie.

Sgr A* ist uns deutlich näher, in einer Entfernung von ca 25.800 Lichtjahre . Doch die beiden Schwarzen Löcher stellten ganz unterschiedliche Herausforderungen dar.

Größenvergleich von M87* und Sgr A*. (EHT-Zusammenarbeit, Danksagung: Lia Medeiros, xkcd)

Der Versuch, sich ein Schwarzes Loch vorzustellen, ist der Versuch, sich das Unsichtbare vorzustellen. Schwarze Löcher geben keine Strahlung ab, die wir wahrnehmen können. Sie sind so dicht, dass ab einem bestimmten Punkt, dem sogenannten Ereignishorizont, nicht einmal Licht, das schnellste bekannte Ding im Universum, in der Lage ist, ihrer Anziehungskraft zu entkommen.

M87* ist das, was wir als aktiven galaktischen Kern bezeichnen. Das bedeutet, dass es sich ernährt – umgeben von einer riesigen Staub- und Gasscheibe, die in das Schwarze Loch hineingezogen wird. Durch die wahnsinnige Reibung und Schwerkraft wird dieses Material erhitzt, sodass es hell leuchtet. Das ist es, was wir auf dem Bild von M87* sehen, mit dem Schatten des Schwarzen Lochs im Zentrum des leuchtenden Materials.

Schütze A* ist vielleicht näher, aber bei weitem nicht so aktiv. Wenn Sgr A* tatsächlich eine Person wäre, es würde nur verbrauchen das Äquivalent eines Reiskorns alle eine Million Jahre.

Darüber hinaus ist das galaktische Zentrum der Milchstraße voller Staub, der vieles von dem, was darin enthalten ist, verdeckt.

Wissenschaftler hatten zuvor eine entdeckt Gaswolke, die Sgr A* umkreist , eine Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs, aber sie ist relativ kühl und leuchtet viel schwächer. Da das Schwarze Loch außerdem kleiner ist, ist die Umlaufzeit der Scheibe kürzer, was bedeutet, dass sich das Licht sehr schnell ändert.

„Das Gas in der Nähe der Schwarzen Löcher bewegt sich mit der gleichen Geschwindigkeit – fast so schnell wie Licht – sowohl um Sgr A* als auch um M87*.“ sagte der Astronom Chi-kwan („CK“) Chan der University of Arizona.

„Aber wo Gas Tage bis Wochen braucht, um die größere M87* zu umkreisen, vollendet es bei der viel kleineren Sgr A* eine Umlaufbahn in nur wenigen Minuten.“ „Das bedeutet, dass sich die Helligkeit und das Muster des Gases um Sgr A* während der Beobachtung durch die EHT-Kollaboration schnell veränderten – ein bisschen so, als würde man versuchen, ein klares Bild von einem Welpen zu machen, der schnell seinem Schwanz nachjagt.“

Im Inneren leuchtet etwas hell im Radiowellenlängenbereich – das wäre Sgr A*, aber wir konnten nie einen detaillierten Blick darauf werfen.

Um diese Herausforderungen zu meistern, kombinierte das Event Horizon Telescope acht Teleskope aus der ganzen Welt, die im Wesentlichen zu einem erdgroßen Teleskop mit spektakulärer Auflösung zusammenarbeiteten.

Bei einer Beobachtungskampagne im Jahr 2017 wurden zahlreiche Bilder aufgenommen, die sechs Terabyte an Daten ergaben. Diese Daten mussten verarbeitet und analysiert werden – ein Prozess, der Jahre dauerte, und die Entwicklung neuer Algorithmen, um die schnelle Veränderlichkeit auszugleichen.

(EHT-Zusammenarbeit)

Oben: Die EHT-Kollaboration hat das allererste Bild (oberes Bild) von Sgr A* erstellt, indem Tausende von Bildern gemittelt wurden, die mit verschiedenen Berechnungsmethoden erstellt wurden – die alle genau zu den EHT-Daten passen. Dieses gemittelte Bild behält Merkmale bei, die in den verschiedenen Bildern häufiger vorkommen, und unterdrückt Merkmale, die seltener vorkommen.

Die Bilder wurden basierend auf ähnlichen Merkmalen in vier Klassen eingeteilt, die Sie unten im Bild oben sehen können. Die Balkendiagramme zeigen die relative Anzahl der Bilder, die zu jedem Cluster gehören.

Wissenschaftler werden noch einige Zeit über die unglaublichen Ergebnisse nachdenken.

Supermassereiche Schwarze Löcher sind ein kosmisches Rätsel. Wir wissen nicht, wie sie es schaffen, so groß zu werden – Sgr A* ist eigentlich ziemlich klein einer dieser Giganten – oder wie sie überhaupt entstanden sind, im Anbruch der Zeit . Sie sind jedoch die Haupttreiber in der Entwicklung des Kosmos . Ganze Galaxien wirbeln um sie herum; Sie kontrollieren die Sternentstehung, auch außerhalb ihrer eigenen Galaxien.

Die supermassiven Schwarzen Löcher, die wir normalerweise untersuchen, sind aktiv, wie M87*. Das liegt daran, dass die Materie im Raum um sie herum Licht aussendet und die Magnetfelder der Schwarzen Löcher Jets in den intergalaktischen Raum beschleunigen können, was uns beides über das Schwarze Loch selbst verraten kann.

Illustration, die die Anatomie eines supermassiven Schwarzen Lochs zeigt. (ESO)

Die Ruhe von Sgr A* mag es schwieriger gemacht haben, es sich vorzustellen, aber gerade diese Eigenschaft macht es zu einem außergewöhnlichen Studienobjekt. Da es nicht wie ein aktiveres Schwarzes Loch vor Licht strahlt, können wir die Umgebung um es herum möglicherweise etwas klarer sehen, was uns wiederum einen besseren Einblick in die Physik des Ereignishorizonts verschaffen könnte.

Dies könnte uns helfen, alle möglichen Rätsel um Schwarze Löcher zu verstehen, etwa wie Akkretion funktioniert, wie Jets abgefeuert werden und sogar, ob die Allgemeine Relativitätstheorie die extreme Raumzeit in der Nähe eines Schwarzen Lochs genau beschrieben hat.

Faszinierenderweise sehen die beiden Schwarzen Löcher sehr ähnlich aus. Dies, so die Forscher, bedeute, dass wir bestimmte Rückschlüsse auf Schwarze Löcher ziehen könnten.

„Wir haben zwei völlig unterschiedliche Arten von Galaxien und zwei sehr unterschiedliche Massen von Schwarzen Löchern, aber nahe dem Rand dieser Schwarzen Löcher sehen sie erstaunlich ähnlich aus.“ sagte die Astronomin Sera Markoff des EHT Science Council an der Universität Amsterdam in den Niederlanden.

„Das sagt uns, dass die allgemeine Relativitätstheorie diese Objekte aus der Nähe regelt und alle Unterschiede, die wir weiter entfernt sehen, auf Unterschiede im Material zurückzuführen sein müssen, das die Schwarzen Löcher umgibt.“

Das neue Bild öffnet eine neue Tür zur Untersuchung dieser extremen Objekte. Ein Bild eines Schwarzen Lochs ist erstaunlich. Zwei bedeutet, dass nicht nur das erste Ergebnis real war, sondern wir jetzt auch einen Vergleichspunkt haben, um zu verstehen, wie diese unglaublichen, extremen Objekte funktionieren.

„Jetzt können wir die Unterschiede zwischen diesen beiden supermassereichen Schwarzen Löchern untersuchen, um wertvolle neue Hinweise darauf zu gewinnen, wie dieser wichtige Prozess funktioniert.“ sagte der Astrophysiker Keiichi Asada der Academia Sinica.

„Wir haben Bilder von zwei Schwarzen Löchern – eines am großen Ende und eines am kleinen Ende supermassereicher Schwarzer Löcher im Universum – sodass wir bei der Untersuchung des Verhaltens der Schwerkraft in diesen extremen Umgebungen viel weiter gehen können als je zuvor.“

Die neuen Ergebnisse wurden in einer Sonderausgabe von veröffentlicht Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe .

Sie können sich die Pressekonferenz unten ansehen und unseren (jetzt fertigen) Live-Blog sehen, in dem wir in Echtzeit über die Ankündigung berichteten.

Alle nachstehenden Zeiten sind in UTC und in chronologischer Reihenfolge angegeben. Aktualisieren Sie und scrollen Sie nach unten, um die neuesten Updates anzuzeigen. Wir werden alle paar Minuten neue Informationen hinzufügen.

12.40: Okay, der Moment ist gekommen! Wir sind gespannt auf unsere Plätze und freuen uns riesig, diesen großen Moment der Astronomie mit Ihnen allen zu teilen. Wir werden diesen Blog alle paar Minuten aktualisieren, also klicken Sie weiterhin auf „Aktualisieren“!

12.41: Für diejenigen, die auf dem Laufenden sind, hier ist, was wir bisher über die Ankündigung wissen. Die Ergebnisse stammen vom EHT, das uns vor fast drei Jahren unser erstes Bild eines Schwarzen Lochs lieferte. Wir wissen auch, dass die Ergebnisse unsere eigene Milchstraße betreffen … was darauf hindeutet, dass wir vielleicht bald das allererste Bild des supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Galaxie, Sagittarius A* (Sgr A*), sehen werden.

Wenn es den Astronomen gelungen ist, ein direktes Bild des Ereignishorizonts von Sgr A* zu erstellen, wird dies ein historischer Moment sein. Stellen Sie also sicher, dass Sie Snacks und ausreichend Flüssigkeit zur Hand haben. Das werden Sie sich nicht entgehen lassen wollen.

12.43: Es ist nicht nur die Tatsache, dass sich dieses Schwarze Loch in unserer Heimatgalaxie befindet, die diese Ankündigung so cool machen würde. Es ist tatsächlich eine unglaublich schwierige Aufgabe. Sgr A* ist etwa 4,3 Millionen Mal so groß wie die Masse der Sonne, hat einen Ereignishorizont von 25,4 Millionen Kilometern Durchmesser und ist 25.800 Lichtjahre entfernt. Der Versuch, es sich vorzustellen, wäre, als würde man versuchen, einen Tennisball darauf zu fotografieren der Mond .

12.44: Schwarze Löcher sind selbst im besten Fall äußerst schwer abzubilden, da sie im wahrsten Sinne des Wortes unsichtbar sind und die gesamte elektromagnetische Strahlung absorbieren. Aber Sgr A* ist noch schwieriger zu untersuchen, da es von einer Staub- und Gaswolke verdeckt wird.

Sgr A* war ein Hauptziel der Beobachtungskampagne des EHT im April 2017. Wenn Astronomen den Horizont des Schwarzen Lochs abgebildet haben, sollte es als leuchtender Donut erscheinen. Dies ist die Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs, ein Ring aus Gas und Staub, der Strahlung abgibt, wenn er Sgr A* umkreist.

12.45: Noch 15 Minuten!

12.48: Der Livestream wird vom Hauptsitz des Europäischen Weltraumobservatoriums in Deutschland aus gefilmt. Aber es wird gleichzeitig mit Ankündigungen aus Washington ausgestrahlt. DC, Santiago de Chile, Mexiko-Stadt, Tokio und Taipeh.

Im Livestream hören wir von:

• Thomas Krichbaum, Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Deutschland

• Sara Issaoun, Zentrum für Astrophysik | Harvard & Smithsonian, USA und Radboud University, Niederlande

• José L. Gómez, Institut für Astrophysik von Andalusien (CSIC), Spanien

• Christian Fromm, Würzburg University, Germany

• Mariafelicia de Laurentis, Universität Neapel „Federico II“ und das Nationale Institut für Kernphysik (INFN), Italien

In der Ankündigung der National Science Foundation aus Washington, D.C. wird Folgendes enthalten sein:

• Katherine (Katie) L. Bouman, Assistenzprofessorin für Informatik und Mathematik, Elektrotechnik und Astronomie am Caltech

• Vincent Fish, Forschungswissenschaftler am MIT Haystack Observatory

• Michael Johnson, Astrophysiker am Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian

• Feryal Özel, Professor für Astronomie und Physik an der University of Arizona

Das hört sich vielleicht viel an, aber an dieser Arbeit sind zahlreiche andere Forscher beteiligt. Es genügt zu sagen, dass dies ein riesiges, gemeinschaftliches Unterfangen war.

Es ist erwähnenswert, dass alle hier aufgeführten Wissenschaftler auf irgendeine Weise, Form oder Gestalt mit Schwarzen Löchern arbeiten.

12.51: Auf Twitter gibt es derzeit viel Aufregung aus der Astronomie-Community.

Nach 20 (langen) Jahren der Vorbereitung, Beobachtung und Analyse werden morgen die EHT-Ergebnisse zum Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße bekannt gegeben! https://t.co/8NDlvv6CfK

— Shep Doeleman (@ShepDoeleman) 11. Mai 2022

Ja, ich konnte definitiv nicht schlafen 😬 noch ein paar Stunden! Ich werde bei der europäischen Pressekonferenz dabei sein, um über die Ergebnisse zu sprechen. Ich bin so nervös, aber auch so aufgeregt, wir sehen uns dort! https://t.co/K1DHwOJGkh

- DR. Sarah Issaoun (@SaraIssaoun) 12. Mai 2022

Heute Abend erscheint ein aufregendes neues Bild eines Schwarzen Lochs. Ich wette, es sieht aus wie ein großes orangefarbenes, wackeliges, wirbelndes Ding im Weltraum. pic.twitter.com/zJ49AINv3y

— Prof. Lisa Harvey-Smith (@lisaharveysmith) 12. Mai 2022

Hier ist ein atemberaubender Blick auf das Zentrum unserer Galaxie – ein Mosaik aus Infrarot- und Radiobildern, kunstvoll kombiniert von @SpaceGeck .
Und in einer Stunde werden wir noch viel mehr über das riesige Schwarze Loch im Zentrum erfahren. https://t.co/CQ8sBuOiAg pic.twitter.com/Nw1dGSbKiI

— Corey S. Powell (@coreyspowell) 12. Mai 2022

Wir können es kaum erwarten!

12.55: Fünf-Minuten-Warnung an alle! Letzte Chance, diese Snacks zu bekommen!

12.58: Hier kommt man überhaupt nicht ins Schwitzen ... noch zwei Minuten. Wir haben einen Countdown! Wir haben Musik! Das passiert wirklich!

1:00 Uhr Nachmittags. Auf geht's.

13.01: DAS IST ES! Wir sind wirklich dabei, Sgr A* zu treffen!

13.02: ESO-Generaldirektor Xavier Barcons stellt uns den Ablauf vor …

Wir seien Sgr A* schon oft so nahe gewesen, sagt er, mit Teleskopen, die die Bewegungen der Sterne um das galaktische Zentrum untersuchten, was uns die Messung des supermassereichen Schwarzen Lochs ermöglichte.

„Wir haben jedoch noch keine direkten Bilder dieses Objekts gesehen“, sagt Barcons. (!!!!)

13.04: Barcons spricht von über 300 internationalen Wissenschaftlern, viel mehr Hilfspersonal und acht Radioobservatorien auf der ganzen Welt, die zusammenarbeiten, um dieses bahnbrechende Ergebnis zu erzielen. „Es ist eine rechtzeitige Erinnerung daran, was wir erreichen können, wenn Länder zusammenarbeiten“, fügt er hinzu.

13.05: Hier ist es! Hier ist Huib van Langeveld, EHT-Projektleiter, mit dem Bild.

13.06: Wir werden in das Herz der Galaxie fliegen, um von den Ebenen Chiles aus, wo sich das ALMA-Teleskop befindet, unser galaktisches Zentrum zu treffen.

13.07: keuch, sieh dir das an!!

Das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum von Sgr A*. (EHT-Zusammenarbeit)

13.08: Oh wow, das ist erstaunlich. Um es klarzustellen: Wir können das Schwarze Loch selbst nicht sehen – aber es ist da, in diesem dunklen Fleck inmitten einer Scheibe aus leuchtendem Material.

13.14: Jetzt spricht Sara Issaoun von Harvard. Jetzt, sagt sie, haben wir zum ersten Mal direkte Beweise dafür, dass Sgr A* ein Schwarzes Loch ist. Der dunkle Fleck in der Mitte ist der Schatten des Schwarzen Lochs; Um ihn herum wirbelt heißes Gas, das durch Reibung erhitzt wird. Dieses Gas gibt Radiostrahlung ab, die wir erkennen können.

Seine Größe am Himmel beträgt etwa 52 Mikrobogensekunden, was der Abbildung eines Donuts auf dem Mond entspricht. Da die Größe des Schattens eines Schwarzen Lochs mit seiner Masse zusammenhängt, können wir damit bestätigen, dass seine Masse etwa 4 Millionen Mal so groß ist wie die der Sonne. Dies stimmt genau mit Einsteins Vorhersagen aus der Allgemeinen Relativitätstheorie überein!

Sgr A* sieht dem ersten jemals aufgenommenen Bild eines Schwarzen Lochs, dem von M87*, sehr ähnlich, auch wenn die beiden sehr unterschiedlich sind und sich in sehr unterschiedlichen Umgebungen befinden. Dies zeigt uns, dass der Raum um ein Schwarzes Loch unabhängig von der Größe der Umgebung von der Schwerkraft dominiert wird.

13.17: Thomas Krichbaum vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Deutschland teilt nun die technischen Details dieser gewaltigen Leistung mit. Es hat 25 Jahre gedauert, die Techniken zu entwickeln und zu verfeinern, um Teleskope auf der ganzen Welt zu einem riesigen, erdgroßen Teleskop zu kombinieren, das die für die Abbildung von Schwarzen Löchern erforderliche Auflösung erreichen kann.

Das Ergebnis ist ein Interferometer, das 3 Millionen Mal schärfer ist als das menschliche Auge. Für das Bild von Sgr A* wurden sechs Terabyte an Daten gewonnen – die Analyse dieser Daten dauerte mehrere Jahre und erforderte die Entwicklung neuer Tools.

13.20: José L. Gómez vom Instituto de Astrofísica de Andalucía in Spanien erzählt uns nun ausführlicher, wie die acht Teleskope des Event Horizon Telescope zusammenarbeiten, um Beobachtungen zu erhalten.

Allerdings war Sgr A* viel schwieriger als M87*, sagt er. Die Region ist von Staub verdeckt; Und während sich das Gas um jedes Schwarze Loch mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt, ist Sgr A* 1.500-mal weniger massereich, was bedeutet, dass sein Gas eine viel kürzere Umlaufbahn hat. Dies bedeutet, dass sich das Gas während der Beobachtungen in schnellen Zeitskalen veränderte.

13.23: Dies ist neben dem Bild von M87* das am gründlichsten überprüfte interferometrische Bild, das jemals aufgenommen wurde.

Er hat uns gerade in der Zukunft Filme über schwarze Löcher versprochen.

13.25: Christian Fromm von der Universität Würzburg in Deutschland meldet sich nun zu Wort, um uns zu erzählen, was uns das Bild über Sgr A* verrät.

Das Team nutzte Supercomputer auf der ganzen Welt, um Schwarze Löcher zu modellieren. Beim Vergleich mit ihren Modellen verrät uns das Bild, dass sich Sgr A* dreht und wir es von vorne betrachten.

13.27: Mariafelicia de Laurentis von der Universität Neapel „Federico II“ und dem Nationalen Institut für Kernphysik (INFN) in Italien sagt uns, dass die Größe des Schattens von Sgr A* wie bei M87* mit der Relativitätstheorie übereinstimmt, obwohl die beiden Schwarze Löcher akkretieren Materialien mit sehr unterschiedlichen Geschwindigkeiten; Sgr A* eine Million Mal weniger als M87*.

13.29: Die Untersuchung der Umgebung eines Schwarzen Lochs wie Sgr A* oder M87* wird es uns ermöglichen, neue Tests der Allgemeinen Relativitätstheorie durchzuführen, in der Hoffnung, Orte zu finden, an denen es zusammenbricht, sagt de Laurentis. Dies kann uns helfen, die Schwerkraft und die Rolle Schwarzer Löcher in unserem Universum zu verstehen. Das Beste kommt noch!

13.31: Dies sei, so Anton Zensus in seinen Schlussbemerkungen, die nächste Stufe. „Wir haben die größten Radioteleskope der Welt in einer erdgroßen Kamera vereint.“

Die beteiligten Teleskope waren:

• Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)
• das Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) in der Atacama-Wüste in Chile
• das IRAM 30-Meter-Teleskop in Spanien
• das James Clerk Maxwell Telescope (JCMT)
• das Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT)
• das Submillimeter Array (SMA)
• das UArizona Submillimeter Telescope (SMT)
• das Südpolteleskop (SPT)

Seitdem hat das EHT hinzugefügt:

• das Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) in Frankreich
• das Greenland Telescope (GLT)
• das UArizona 12-Meter-Teleskop auf dem Kitt Peak

13.35: Ohne die 300 Wissenschaftler, die an dieser Zusammenarbeit gearbeitet haben, wäre das alles nicht möglich gewesen. „Was ist mit Einstein?“, fragt Zensus. „Ich glaube eher, dass er begeistert wäre.“

Okay, die Pressekonferenz wechselt jetzt zu einer Frage-und-Antwort-Runde, also belassen wir es dabei, aber bleiben Sie dran für unsere vollständige Berichterstattung