Event Horizon Telescope

Materie fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt

Von Jan Hattenbach
17.04.2020
, 14:50
Das Event Horizon Telescope präsentiert neue Ergebnisse: Ein Jahr nach der Veröffentlichung des „ersten Bildes“ eines Schwarzen Lochs gibt es nun detaillierte Beobachtungen des Quasar 3C 279.

Vor einem Jahr präsentierte das Event Horizon Telescope (EHT) das erste Abbild eines Schwarzen Lochs; das damals gezeigte befindet sich in der 50 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie M87. In der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ legen die Forscher nun nach: Aus Archivdaten rekonstruierten sie das bislang schärfste Bild des Quasars 3C 279. Als Quasar wird ein „aktiver Galaxienkern“ bezeichnet, in dem ein Schwarzes Loch unablässig gigantische Mengen von Materie schluckt. Mit fünf Milliarden Lichtjahren ist 3C 279 erheblich weiter entfernt als M87. Die aufgenommenen Bilder zeigen daher nicht den „Schatten“ des Lochs, wie im Falle von M87, sondern zwei gegenläufige, energiereiche Plasmastrahlen, die Materie aus seiner unmittelbaren Nähe ins Weltall schleudern.

Die Materie dieser sogenannten Jets ist der Anziehung des Schwarzen Lochs gerade noch entkommen. Mit dem EHT konnten die Astronomen die Jets von 3C 279 erstmals im Detail abbilden: „Was bislang nur als ein einzelner ,Radiokern‘ erschien, konnten wir in zwei unabhängige Komplexe auflösen“, erklärt Avery Broderick vom Perimeter-Institut für Theoretische Physik in Kanada. „Der Jet in 3C 279 schießt mit mehr als 99,5 Prozent der Lichtgeschwindigkeit auf uns zu.“ Die Astrophysiker wollen herausfinden, wie solche Jets entstehen und wie sie zu ihrer enormen Energie kommen; die Beobachtungen des EHT sollen dabei helfen.

Strukturen so groß wie ein Lichtjahr

Im Vergleich zum Schwarzen Loch in M87 ist das Monster im Zentrum von 3C 279 mit einer Milliarde Sonnenmassen leichter, aber erheblich gefräßiger: Hineinstürzende Sterne und Gaswolken senden Radiowellen und andere elektromagnetische Strahlung mit so großer Intensität aus, dass 3C 279 selbst aus großer Entfernung noch relativ gut sichtbar ist. Als aktiver Galaxienkern war 3C 279 daher ein naheliegendes Beobachtungsziel für das EHT, das speziell zur Beobachtung massereicher Schwarzer Löcher entwickelt wurde und derzeit aus acht zusammengeschalteten Radioteleskopen in Europa, Nord- und Südamerika, Hawaii sowie am Südpol besteht. Der große Abstand zwischen den Teleskopen erlaubt es dem EHT, ein Objekt von der Größe einer Orange auf dem Mond darstellen zu können. So konnte es im vergangenen Jahr den „Schatten“ des Schwarzen Lochs in M87 aufgelöst abbilden. Im Falle des viel weiter entfernten Quasars 3C 279 geht das zwar nicht, doch lassen sich in den Jets Strukturen bis hinunter zu unter einem Lichtjahr Durchmesser erkennen.

Die Analyse zu 3C 279, wie auch die des Schwarzen Lochs in M87, beruhen auf Daten, die während der Beobachtungskampagne 2017 gesammelt wurden. Für eine konzertierte Beobachtung aller Teleskope müssen an sämtlichen Standorten sehr gute Wetterverhältnisse herrschen. Der Zugang zur Antarktis ist zudem auf die Monate des Südsommers beschränkt, weshalb die Forscher nur im März und April neue Daten sammeln können.

Expandiert das ETH in den Weltraum?

Im Vorjahr verhinderten technische und politische Probleme die Beobachtung, die diesjährige fällt der Covid-19-Pandemie zum Opfer, berichtet Michael Hecht vom amerikanischen Massachusetts Institute of Technology: „Unsere Aufmerksamkeit gilt deshalb momentan der Analyse der in den Jahren 2017 und 2018 gesammelten Daten. Wir hoffen, im Frühjahr 2021 unsere Beobachtungen mit einem dann auf elf Teleskope erweiterten Netzwerk fortsetzen zu können.“ Geplant ist die Einbindung von Teleskopen in den französischen Alpen und Amerika.

Die zusätzlichen Stationen sollen die Leistungsfähigkeit des EHT verbessern. Um noch feinere Details zu erkennen, wird man aber Teleskope im Weltraum benötigen – die maximalen Abstände auf der Erde sind ausgereizt. Das berichteten EHT-Wissenschaftler im März in der Zeitschrift „Science Advances“: Zusammen mit im Erdorbit oder auf der Mondoberfläche stationierten Radioteleskopen könnte das EHT zum Beispiel Strukturen untersuchen, die in den veröffentlichten Bildern des Schwarzen Lochs in M87 nur undeutlich erkennbar waren. Diese enthalten vielleicht Antworten auf bislang völlig offene Fragen, etwa ob und wie schnell Schwarze Löcher rotieren. Bislang gibt es aber noch keine konkreten Pläne für eine Erweiterung des EHT in den Weltraum.

Quelle: F.A.Z.
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