(EHT Collaboration; Ferdinand Schmutzer/Wikimedia/Public Domain) Schwarze Löcher sind langjährige Superstars der Science-Fiction. Aber ihr Hollywood-Ruhm ist etwas seltsam, wenn man bedenkt, dass niemand jemals einen gesehen hat – zumindest bis jetzt.
Wenn Sie sehen mussten, um zu glauben, dann danken Sie dem Event Horizon Telescope (EHT), das gerade das erste direkte Bild eines erstellt hat schwarzes Loch .
Diese erstaunliche Leistung erforderte eine globale Zusammenarbeit, um die Erde in ein riesiges Teleskop zu verwandeln und ein Objekt abzubilden, das Tausende Billionen Kilometer entfernt ist.
So beeindruckend und bahnbrechend es auch ist, beim EHT-Projekt geht es nicht nur darum, sich einer Herausforderung zu stellen.
Es ist ein beispielloser Test, ob Einsteins Ideen über die Natur von Raum und Zeit unter extremen Umständen und untersucht die Rolle von Schwarzen Löchern im Universum genauer als je zuvor.
Um es kurz zu machen: Einstein hatte Recht.
Das Unfassbare einfangen
Ein Schwarzes Loch ist eine Region im Weltraum, deren Masse so groß und dicht ist, dass nicht einmal Licht seiner Anziehungskraft entkommen kann. Vor dem schwarzen Hintergrund des tiefschwarzen Jenseits ist es eine nahezu unmögliche Aufgabe, einen solchen Anblick einzufangen.
Aber danke an Stephen Hawking Wir wissen, dass die bahnbrechende Arbeit kolossale Massen ist sind nicht nur schwarze Abgründe . Sie sind nicht nur in der Lage, riesige Plasmastrahlen auszustoßen, sondern ihre enorme Schwerkraft zieht auch Materieströme in ihren Kern.
Wenn sich Materie dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs nähert – dem Punkt, an dem nicht einmal Licht entkommen kann –, bildet sie eine umlaufende Scheibe. Materie in dieser Scheibe wandelt einen Teil ihrer Energie in Reibung um, wenn sie an anderen Materieteilchen reibt.
Dadurch wird die Bandscheibe erwärmt, so wie wir an einem kalten Tag unsere Hände wärmen, indem wir sie aneinander reiben. Je näher die Sache rückt, desto größer wird die Reibung. Materie, die näher am Ereignishorizont liegt, leuchtet strahlend hell mit der Hitze von Hunderten von Sonnen. Dieses Licht hat das EHT zusammen mit der „Silhouette“ des Schwarzen Lochs entdeckt.
Das Erstellen des Bildes und das Analysieren solcher Daten ist eine unglaublich schwierige Aufgabe. Als studierender Astronom Schwarze Löcher in weit entfernten Galaxien Normalerweise kann ich mir in diesen Galaxien nicht einmal einen einzelnen Stern klar vorstellen, geschweige denn das Schwarze Loch in ihren Zentren.
Das EHT-Team beschloss, zwei der uns am nächsten gelegenen supermassereichen Schwarzen Löcher ins Visier zu nehmen – sowohl in der großen elliptisch geformten Galaxie M87 als auch in Sagittarius A* im Zentrum unserer Milchstraße.
Um einen Eindruck davon zu vermitteln, wie schwierig diese Aufgabe ist: Das Schwarze Loch der Milchstraße hat zwar eine Masse von 4,1 Millionen Sonnen und einen Durchmesser von 60 Millionen Kilometern, ist aber 250.614.750.218.665.392 Kilometer von der Erde entfernt – das entspricht einer Reise von London nach New York 45 Billionen Mal.
Als vom EHT-Team zur Kenntnis genommen Es ist, als wäre man in New York und würde in Los Angeles versuchen, die Grübchen auf einem Golfball zu zählen oder sich eine Orange vorzustellen der Mond .
Um etwas so unglaublich Weites zu fotografieren, brauchte das Team ein Teleskop, das so groß wie die Erde selbst war. In Ermangelung einer derart gigantischen Maschine verband das EHT-Team Teleskope auf der ganzen Welt miteinander und kombinierte ihre Daten.
Um in einer solchen Entfernung ein genaues Bild aufzunehmen, mussten die Teleskope stabil und ihre Messwerte vollständig synchronisiert sein.
Um diese anspruchsvolle Aufgabe zu bewältigen, verwendete das Team Atomuhren, die so genau sind, dass sie nur eine Sekunde pro hundert Millionen Jahre verlieren.
Die gesammelten 5.000 Terabyte an Daten waren so groß, dass sie auf Hunderten von Festplatten gespeichert und physisch an einen Supercomputer übertragen werden mussten, der die Zeitunterschiede in den Daten korrigierte und das obige Bild erzeugte.
Generelle Relativität bestätigt
Mit großer Aufregung sah ich mir zum ersten Mal den Livestream an, der das Bild des Schwarzen Lochs aus dem Zentrum von M87 zeigte.
Die wichtigste erste Erkenntnis ist, dass Einstein Recht hatte. Wieder . Sein Allgemeine Relativitätstheorie hat in den letzten Jahren zwei schwere Tests unter den extremsten Bedingungen des Universums bestanden.
Hier hat Einsteins Theorie die Beobachtungen von M87 mit unfehlbarer Genauigkeit vorhergesagt und ist scheinbar die korrekte Beschreibung der Natur von Raum, Zeit und Schwerkraft.
Die Messungen der Geschwindigkeiten der Materie um das Zentrum des Schwarzen Lochs stimmen mit einer Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit überein.
Anhand des Bildes ermittelten die EHT-Wissenschaftler, dass das Schwarze Loch M87 die 6,5-Milliarden-fache Sonnenmasse und einen Durchmesser von 40 Milliarden Kilometern hat – das ist größer als Neptuns 200-jährige Umlaufbahn um die Sonne.
Das Schwarze Loch der Milchstraße war dieses Mal aufgrund der schnellen Schwankungen der Lichtausbeute zu schwierig, um es genau abzubilden. Hoffentlich werden dem EHT-Arrangement bald weitere Teleskope hinzugefügt, um noch klarere Bilder dieser faszinierenden Objekte zu erhalten.
Ich habe keinen Zweifel daran, dass wir in naher Zukunft in das dunkle Herz unserer eigenen Galaxie blicken können. 
Kevin Pimbblet , Dozent für Physik, Universität Hull .
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