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Schwarze Löcher: Ein funkelnder Ring um ein Schwarzes Loch

Radioastronomen gelangen neue Aufnahmen mit dem Event Horizon Telescope. Die Bilder aus dem Herzen der aktiven Galaxie Messier 87 im Sternbild Jungfrau ­zeigen einen funkelnden Ring um das zentrale extrem massereiche Schwarze Loch.
Schwarzes Loch in M87Laden...

Es war eine Sensation, als im April 2019 Astronomen mit dem Event Horizon Telescope (EHT) das erste Bild eines Schwarzen Lochs veröffentlichten. Aufgenommen wurde eines der massereichsten Schwarzen Löcher überhaupt, das mit 6,5 Milliarden Sonnenmassen im Zentrum der Galaxie Messier 87 (M87) inmitten des Virgo-Gala­xienhaufens im Sternbild Jungfrau sitzt (siehe »Aktiver Galaxienkern«). Das Radiobild des EHT-Teams war jedoch nur eine Momentaufnahme des Schwarzen Loches in M87. Nun werteten EHT-Astronomen Radio­daten von 2009 bis 2013 aus, die das Schwarze Loch in Aktion zeigen: Der Materiering um das Loch funkelt! Dies veröffentlichte das Team in der Septemberausgabe des »Astrophysical Journal«.

Dass Schwarze Löcher einen absolut schwarzen Fleck in ihrer Umgebung erzeugen, war schon sehr lange bekannt. Der Grund: Schwarze Löcher sind so kompakt, dass ab einem bestimmten Abstand – dem Ereignishorizont (englisch: event horizon) – nicht einmal Licht, andere elek­tromagnetische Strahlung oder Gravita­tionswellen entkommen können. Der Zug der Gravitation des Lochs ist an dieser kritischen Grenze so stark, dass sämtliche Wellenformen unendlich rotverschoben werden. Nichts kann am Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs entfliehen. Schwarze Löcher sind extrem kompakt, vereinigen also sehr viel Masse auf sehr wenig Raum. Um unsere Sonne in ein Schwarzes Loch zu verwandeln, müsste man die Gaskugel mit 1,4 Millionen Kilometer Durchmesser auf nur sechs Kilometer Größe zusammenquetschen!

Astronomen entdeckten bei den Kandi­daten für Schwarze Löcher im Wesentlichen zwei Massenbereiche: Stellare (sternartige) Schwarze Löcher haben etwa 3 bis 100 Sonnenmassen und entstehen in der Regel aus dem Kollaps massereicher Sterne. Extrem massereiche (englisch: supermassive) Schwarze Löcher verbergen sich in den Zentren von Galaxien und bringen Millionen bis Milliarden Sonnenmassen auf die Waage. Im Mittelpunkt unserer Galaxis sitzt ein solches Schwarzes Loch namens Sagittarius A* mit rund vier Millionen Sonnenmassen. In den Zentren von Kugelsternhaufen und in ultrahellen Röntgenquellen werden mittelschwere Schwarze Löcher vermutet. In dem Gravitationswellen­ereignis GW190521, das mit den Detektoren LIGO und Virgo gemessen wurde, gelang der Nachweis eines Schwarzen Lochs der Mittel­klasse mit 142 Sonnenmassen.

Das Schwierige am Fotografieren von Schwarzen Löchern ist, dass sie auf Grund ihrer Kompaktheit und großen Entfernung am Himmel extrem klein erscheinen. Stellare Schwarze Löcher sind weit jenseits der Auflösungsgrenze von Teleskopen. Der Ereignishorizont wächst allerdings linear mit der Lochmasse. Daher sind nur die extrem massereichen Schwarzen Löcher geeignete Ziele für den astronomischen Paparazzo, weil ihr schwarzer Fleck am Himmel Winkeldurchmesser von ungefähr zehn Millionstel Bogensekunden erreicht. So groß erscheint eine Zwei-Euro-Münze auf dem Mond – von der Erde aus betrachtet.

Durchbruch mit vielen Schüsseln

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