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Wissenschaft

Phantom des Universums

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Das Nasa-Bild zeigt die Spiralgalaxie M81 mit einem supermassereichen Schwarzen Loch. Foto: Nasa Esa Jpl Caltech/NASA

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Berlin/Bonn (dpa) - Weltweit warten Astronomen gespannt auf das erste Bild eines Schwarzen Lochs. Die Massemonster sind wie Phantome des Universums. Bislang konnte ihre Existenz nur auf Umwegen nachgewiesen werden.

Noch kein Teleskop konnte ein Schwarzes Loch direkt ablichten. Ein internationales Forscherteam hat sich vor einigen Jahren daran gemacht, mit einem weltweiten Teleskopnetzwerk die erste Aufnahme zu machen. Am Mittwochnachmittag wollte das Projekt namens Event Horizon Telescope auf sechs zeitgleichen Pressekonferenzen rund um den Globus ein "bahnbrechendes Ergebnis" präsentieren.

Was wird erwartet?

Die Astronomen des Event Horizon Telescope haben vor zwei Jahren zwei besondere Schwergewichte in den Fokus genommen: Das Schwarze Loch im Zentrum unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, und das noch viel größere im Zentrum der Riesengalaxie M87. Da jetzt ein "bahnbrechendes Ergebnis" angekündigt wurde, vermuten viele Experten, dass mindestens eine der Aufnahmen tatsächlich gelungen ist.

Was ist ein Schwarzes Loch?

Schwarze Löcher sind eine der Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie, die Albert Einstein vor rund einem Jahrhundert aufgestellt hat. In ihnen ist die Masse von einigen bis mehreren Milliarden Sonnen auf einen Punkt komprimiert. Durch die immense Gravitation kann aus der direkten Umgebung nicht einmal Licht entkommen, daher der Name. Schwarze Löcher können beispielsweise entstehen, wenn ausgebrannte Riesensterne unter ihrem eigenen Gewicht zusammenstürzen.

Wie kann ein Bild von einem Schwarzen Loch aussehen?

Ein Schwarzes Loch selbst ist auch für die besten Teleskope unsichtbar. Zeichnungen auf Grundlage der Allgemeinen Relativitätstheorie zeigen oft einen schwarzen Kreis mit einem strahlend hellen Ring. Die Innenseite dieses Rings markiert den sogenannten Ereignishorizont, auf Englisch "event horizon", der dem Projekt seinen Namen gab. Er ist der Ort im Umkreis eines Schwarzen Lochs, von dem aus noch Licht entkommen kann. Man fotografiert also nur den strahlend hellen Ring um das Schwarze Loch.

Wieso leuchtet der Ereignishorizont?

Viele Schwarze Löcher verleiben sich neue Materie ein. Diese Materie fällt aber nicht auf direktem Weg ins Schwarze Loch. Stattdessen sammelt sie sich auf einer immer schneller rotierenden Scheibe - ähnlich wie Wasser in einem Strudel aus der Badewanne fließt. In dieser sogenannten Akkretionsscheibe wird die Materie durch gegenseitige Reibung Millionen Grad heiß und leuchtet dadurch hell auf, bevor sie im Schlund des Schwerkraftmonsters für immer verschwindet.

Warum ist das so schwer abzulichten?

Schwarze Löcher besitzen zwar unvorstellbar viel Masse, sind dabei aber sehr klein. Ein Schwarzes Loch mit der Masse unserer Erde wäre beispielsweise nur so groß wie eine Kirsche. Zudem sind die Schwarzen Löcher sehr weit weg: Zum Zentrum der Milchstraße sind es 26 000 Lichtjahre, M87 ist sogar 55 Millionen Lichtjahre entfernt. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt. Und diese beiden Kandidaten besitzen von der Erde aus gesehen noch die größten Ereignishorizonte. Dennoch lässt sich kein Teleskop bauen, das in dieser Entfernung noch Details des Ereignishorizonts erkennen kann.

Warum soll es das Event Horizon Telescope dann doch können?

Die Forscher haben acht Radioteleskope auf vier Kontinenten miteinander kombiniert. Dadurch entsteht ein virtuelles Superteleskop, dessen Durchmesser so groß ist wie die Erde. Dieses virtuelle Event Horizon Telescope erreicht eine Detailschärfe, mit der sich umgerechnet noch von Berlin aus eine Zeitung in New York lesen lassen würde.

Wieso nutzen die Astronomen Radioteleskope?

Radiowellen sind genau wie sichtbares Licht elektromagnetische Wellen, sie haben nur eine sehr viel größere Wellenlänge. Ihr Vorteil ist, dass sie von Gas und Staub nicht so stark geschluckt werden. Die Schwarzen Löcher sind in der Regel von großen Mengen Gas und Staub umgeben, so dass sich der Ereignishorizont nur mit Radiowellen erspähen lässt.

Was bringt den Astronomen ein Bild von einem Schwarzen Loch?

Zum einen möchten die Astronomen klären, ob die Umgebung eines Schwarzen Lochs tatsächlich so aussieht wie erwartet. Tut sie es nicht, könnte das auf eine Abweichung von der physikalischen Theorie hinweisen. Zum anderen erlauben solche Beobachtungen einen Test der Relativitätstheorie unter den extremsten Gravitationsbedingungen, die es im Universum gibt. Darüber hinaus sind auch viele Fragen zu den Schwarzen Löchern noch nicht geklärt, etwa wie die Materie genau in den Schlund strudelt. Oder warum bei manchen Schwarzen Löchern ein Teil dieser Materie vor Erreichen des Ereignishorizonts in einem scharf gebündelten Strahl wieder hinausgeschleudert wird. Solche Erkenntnisse haben auch Auswirkungen auf das Bild, das Astrophysiker gegenwärtig von unserem Universum haben.