Das internationale Konsortium des Event Horizon Telescope (EHT), das die ersten Bilder der Ränder von Schwarzen Löchern aufnehmen soll, hat heute (10. April) seine ersten Ergebnisse veröffentlicht. Das Erfolgsgeheimnis des Projekts besteht darin, wie Radiogerichte auf der ganzen Welt miteinander verbunden werden, um ein virtuelles Teleskop von der Größe der Erde zu erstellen.
Schwarze Löcher haben Gravitationskräfte, die so stark sind, dass sie über die als ihre bekannten Schwellenwerte hinausgehen Ereignishorizonte, nichts kann entkommen, nicht einmal Licht. Obwohl dies bedeutet, dass Schwarze Löcher einfach schwarz erscheinen, versuchen die Forscher dennoch, die bestmöglichen Fotos von der Umgebung der Objekte aufzunehmen, die vor Licht leuchten können. Diese Bilder enthüllen möglicherweise Geheimnisse über die mysteriöse Struktur von Schwarzen Löchern und wie sie ihre Umgebung beeinflussen.
Das EHT zielt darauf ab, sich ein Bild zu machen supermassive Schwarze Löcher Millionen bis Milliarden Mal die Masse der Sonne. Zum Beispiel ist das Schwarze Loch Schütze A * im Zentrum der Milchstraße etwa 4,3 Millionen Mal so groß wie unsere Sonnenmasse, während das Schwarze Loch im Herzen der M87-Galaxie, von dem es jetzt ein Bild veröffentlicht hat, beträgt etwa 6 Milliarden Sonnenmassen.
EHT sucht nach einem Schatten oder einer Silhouette vor einem hellen Hintergrund - den Konturen des Ereignishorizonts. Obwohl der Schatten von Schütze A * etwa 30-mal so groß ist wie der Durchmesser der Sonne, liegt dieses Schwarze Loch etwa 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Aus unserer Sicht ist der Schatten also ungefähr so groß wie eine Orange auf der Erde Mond. Das Schwarze Loch im Herzen von M87 ist etwa 2.000 Mal weiter von der Erde entfernt als Schütze A * und ist daher noch schwieriger zu sehen (obwohl es viel größer ist).
Darüber hinaus sind die Schatten von Schwarzen Löchern sehr schwach, wenn es darum geht, die für das EHT interessanten Funksignale auszusenden. Die Aufnahme von genug Energie aus Schütze A *, um eine 1-Watt-Glühbirne 1 Sekunde lang zu zünden, würde eine der Antennen des Projekts etwa 250 Millionen Jahre dauern.
Um diese Schwarzen Löcher abzubilden, verfügt die EHT über Radioteleskope auf der ganzen Welt, von den USA über Mexiko über Chile bis zum Südpol, die gleichzeitig dieselben Ziele beobachten. Durch gemeinsames Sammeln und Zusammenfügen von Daten kann dieses Netzwerk wie ein einzelnes großes Teleskop wirken, das hoffentlich über genügend Vergrößerungskraft verfügt, um auch entfernte, dunkle Objekte zu erkennen.
2017 umfasste das Projekt acht Funkobservatorien, und bis 2020 sollen drei weitere hinzukommen. "Wenn Sie so viele Observatorien wie möglich haben, können Sie das Image verbessern", sagte Avi Loeb, Lehrstuhl für Astronomie an der Harvard University, gegenüber Space. com. (Loeb ist kein Mitglied des EHT-Teams.)
Um sicherzustellen, dass die Radioteleskope synchron arbeiten, stempelt jeder seine Daten mit Hilfe von Atomuhren, die Maser- (Mikrowellenlaser-) Strahlen auf Wasserstoffgas abfeuern. Die Atome in diesem Gas wackeln mit einer präzisen Frequenz, ähnlich wie schwingende Pendel bei Standuhren. Die Atomuhren, die von diesen Wasserstoffmasern abhängen, sind außerordentlich stabil und verlieren alle 100 Millionen Jahre nur etwa 1 Sekunde.
Wissenschaftler haben seit langem Netzwerke mit mehreren Teleskopen, die sich wie einzelne Teleskope verhalten große Teleskope, eine Technik, die als Interferometrie mit sehr langer Grundlinie bekannt ist. Eine zentrale Herausforderung bei der Entwicklung des EHT bestand jedoch darin, mit den relativ hochfrequenten Funkwellen zu arbeiten, die zur Abbildung dieser Schwarzen Löcher erforderlich sind.
"Die Geschwindigkeit, mit der Daten mit dem Event Horizon Telescope aufgezeichnet werden, ist mindestens eine Größenordnung schneller als bei der alten Interferometrie mit sehr langer Basislinie, aber mit modernen Computern wurde dies möglich", sagte Loeb.
Die größten Herausforderungen, mit denen sich das Event Horizon Telescope befassen musste, waren jedoch möglicherweise nicht technische, sondern soziale.
"Ich würde sagen, die größte Errungenschaft dieses Projekts besteht darin, verschiedene Observatorien in verschiedenen Ländern der Welt koordinieren zu können", sagte Loeb. "Astronomen sind ziemlich wettbewerbsfähig, und Hunderte von ihnen davon zu überzeugen, zusammenzuarbeiten und herauszufinden, wer der Anführer ist, warum diese Person der Anführer sein sollte und wie sie alle Anerkennung erhalten sollten, ist eine ziemliche Herausforderung."
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