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Event Horizon Teleskop: Akkretionsströmung des Schwarzen Lochs M87* im Fokus

Noch immer lässt sich aus den ersten beiden Beobachtungskampagnen des erdumspannenden Event Horizon Telescope viel Neues über das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M87 lernen.
Das ist das Schwarze Loch
Das erste Bild eines supermassereichen Schwarzen Lochs wurde im Jahr 2019 veröffentlicht und zeigt das Exemplar im Zentrum der Galaxie Messier 87.

Eine internationale Forschungsgruppe hat dem wohl berühmtesten und spektakulärsten Bild der jüngeren Astronomiegeschichte neue Geheimnisse entlockt. Die ikonische Aufnahme des internationalen Radioantennenverbunds Event Horizon Telescope (EHT) zeigt den leuchtenden Gasring um das extrem massereiche Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M87. Die Veröffentlichung im April 2019 machte weltweit Schlagzeilen. Eine neue Studie versucht nun, den turbulenten Akkretionsfluss im zentralen Bereich des Schwarzen Lochs zu verstehen. Sie basiert auf einem stark verbesserten Satz von detaillierten Computersimulationen, die dreimal umfangreicher sind als frühere Berechnungen. Die Ergebnisse hat das Forschungsteam in der Fachzeitschrift »Astronomy & Astrophysics« veröffentlicht.

Die dem Bild zu Grunde liegenden Daten stammen aus zwei Beobachtungskampagnen aus den Jahren 2017 und 2018, die fortlaufend weiter ausgewertet werden. Im Vergleich zu 2017 war bei der späteren Messung der hellste Teil des markanten leuchtenden Rings um 30 Grad gegen den Uhrzeigersinn verschoben, was wohl auf Turbulenzen in der Akkretionsscheibe zurückzuführen ist sowie darauf, dass diese rotiert. Die neuen Analysen bestätigen nun die Vermutung, dass die Rotationsachse des Schwarzen Lochs von der Erde weg zeigt. Wenn sich Gas spiralförmig in ein Schwarzes Loch hineinbewegt, kann es sich entlang der Rotationsachse des Schwarzen Lochs ausrichten oder entgegengesetzt rotieren. Die Veränderungen lassen sich besser erklären durch Gas, das sich in entgegengesetzter Richtung zum Schwarzen Loch dreht.

»Da wir die Beobachtungen von 2017 und 2018 als voneinander unabhängige Messungen betrachten können, haben wir eine neue Perspektive zur Untersuchung der Umgebung des Schwarzen Lochs. Diese Arbeit unterstreicht das Potenzial der Beobachtung des Schwarzen Lochs in seiner zeitlichen Entwicklung«, erklärt Hung-Yi Pu, Assistenzprofessor an der National Taiwan Normal University und Mitglied des 300-köpfigen Forschungsteams laut einer Pressemitteilung.

Beobachtete und am Computer simulierte Bilder von M87* | Die Spalte links zeigt Aufnahmen des Event-Horizon-Teleskops aus den Jahren 2018 und 2017. Die mittlere Spalte zeigt Beispielbilder aus allgemeinen relativistischen magnetohydrodynamischen Simulationen (GRMHD) zu zwei verschiedenen Zeitpunkten, die die Beobachtungen erklären könnten. Die rechten Teilbilder zeigen dieselben Simulationen durch die unscharfe Brille des Event-Horizon-Teleskops.

Die Untersuchungen lieferten neue Erkenntnisse über die Struktur und Dynamik des Plasmas in der Nähe des Ereignishorizonts, erklärt Eduardo Ros, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. »Die Studie unterstreicht, wie sich die Plasmastrukturen in der Nähe des Ereignishorizonts entwickeln, und gibt Hinweise auf die Variabilitätsmechanismen, welche die Umgebung von Schwarzen Löchern bestimmen.« Die Empfindlichkeit der EHT-Anordnungen von 2017 und 2018 reiche jedoch nicht aus, um jetbezogene ausgedehnte Emissionen in der Nähe des Schwarzen Lochs mit Sicherheit zu erkennen, heißt es in der Publikation. Dazu seien weitere Messungen nötig.

Abschließend schlagen die Autoren eine spezielle Beobachtungskampagne vor, bei der über einen Zeitraum von ein bis zwei Monaten alle paar Tage Beobachtungen durchgeführt werden. Messungen mit dieser hohen Frequenz würden korrelierte Hinweise liefern, im Gegensatz zu den unabhängigen Hinweisen, die sich aus den jährlichen Abständen ergeben.

  • Quellen
Astronomy & Astrophysics 10.1051/0004–6361/202451296, 2025

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