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Wie erfassen wir Schwarzlochbilder?

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Schwarze Löcher sind ohne Zweifel eines der beeindruckendsten und beeindruckendsten Phänomene im Universum. Es gibt auch eine der mysteriösesten, da Wissenschaftler nicht in der Lage sind, sie im herkömmlichen Sinne zu untersuchen. Sie sind so schwer fassbar, dass Astronomen und Astrophysiker sie erst seit etwa einem halben Jahrhundert untersuchen.

Dank Albert Einstein und seinen Theorien über die Schwerkraft stießen Wissenschaftler zunächst theoretisch auf die mögliche Existenz von Schwarzen Löchern. Es dauerte mehrere Jahrzehnte, bis ihre Anwesenheit durch die Erfindung von Teleskopen bestätigt wurde, mit denen Objekte in Milliarden von Lichtjahren Entfernung erkannt werden konnten.

VERBINDUNG: 5 MIND BLASENDE FAKTEN ÜBER SCHWERPUNKT

Dennoch ist es Wissenschaftlern nicht gelungen, ein direktes Bild eines Schwarzen Lochs aufzunehmen. Ähnlich wie bei extrasolaren Planeten und der Milchstraße ist jedes Bild, das Sie jemals von einem Schwarzen Loch gesehen haben, eine Illustration, die auf dem basiert, was Wissenschaftler tunÜberlegen Sie sehen aus wie.

Wie finden wir sie? Wie studieren wir sie? Als die ersten Bilder eines Schwarzen Lochs am 10. April 2019 zum ersten Mal enthüllt wurden, woher wussten wir überhaupt, dass es dort ist? All diese Fragen erfordern eine kurze Retrospektive sowie eine Zusammenfassung einiger grundlegender Prinzipien.

Was sind schwarze Löcher?

Einfach ausgedrückt sind schwarze Löcher das Ergebnis, wenn ausreichend massive Sterne am Ende ihres Lebenszyklus einen Gravitationskollaps erleiden. Lange nachdem der Stern den letzten Teil seines Wasserstoffbrennstoffs aufgebraucht und auf ein Mehrfaches seiner Standardgröße (sogenannte Red Giant Branch-Phase) expandiert hat, wird er seine äußeren Schichten in einer spektakulären Explosion, die als Supernova bekannt ist, abblasen.

VERBINDUNG: WAS PASSIERT IN EINEM SCHWARZEN LOCH?

Im Fall von Sternen mit geringerer Masse hinterlässt diese Explosion einen superdichten Sternrest, der als Neutronenstern (auch bekannt als weißer Zwerg) bekannt ist. Bei massereicheren Sternen hinterlässt der Zusammenbruch und die Explosion eine kompakte Masse, die die Raumzeit um sie herum verformen kann.

Das Gravitationsfeld eines Schwarzen Lochs ist so stark, dass nichts - nicht einmal subatomare Teilchen oder elektromagnetische Strahlung (d. H. Licht) - ihm entweichen kann. Die äußere Grenze des Schwarzen Lochs - der Punkt, von dem aus es keine Rückkehr gibt - wird als Ereignishorizont bezeichnet.

Es ist diese Grenze, an die sich ein kollabierender Stern zurückzieht; Zu diesem Zeitpunkt steht die Zeit still und das kollabierende Objekt kann nicht mehr kollabieren. Über diesen Punkt hinaus ist die Gravitationskraft eines Schwarzen Lochs dieselbe wie bei einem Objekt mit vergleichbarer Masse, und Materie und Energie können noch beobachtet werden.

Aber innerhalb des Ereignishorizonts kann nichts entkommen und nichts kann beobachtet werden. Alles, was innerhalb dieser Grenze verläuft (Materie oder Energie), ist komprimierte Materie, eine unendlich dichte Region der Raumzeit, die als Singularität bekannt ist.

Apropos, Wissenschaftler theoretisieren auch, dass dies das ist, was im Zentrum eines Schwarzen Lochs liegt. Ansonsten als Gravitationssingularität bekannt, wird in diesem Bereich die Raumzeitkrümmung unendlich. Mit anderen Worten, innerhalb einer Singularität werden die normalen Gesetze der Physik nicht mehr voneinander zu unterscheiden, und Zeit und Raum haben keine Bedeutung mehr.

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Schwarze Löcher sind ebenfalls unterschiedlich groß. Während Ihre massereicheren Sterne "stellare Schwarze Löcher" geschaffen haben, die zwischen zehn und 100 Sonnenmassen liegen können, gibt es auch größere, die das Ergebnis von Fusionen sind. Diese Fusionen erzeugen Gravitationswellen, die auch von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt wurden und zu einer Welligkeit der Raumzeit führen.

Wissenschaftler haben erst vor kurzem begonnen, diese Wellen dank Einrichtungen wie dem Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatorium (LIGO) zu erfassen, das aus zwei Einrichtungen in Hanford, Washington, und Livingston, Louisiana, besteht. das Jungfrau-Observatorium in der Nähe der Stadt Pisa, Italien; und der in Kürze fertiggestellte Kamioka-Gravitationswellendetektor (KAGRA) in Japan.

Es wird angenommen, dass dieser Fusionsprozess die supermassiven Schwarzen Löcher (SMBH) geschaffen hat, die im Zentrum der meisten (wenn nicht aller) spiralförmigen und elliptischen Galaxien existieren. Und wenn galaktische Fusionen auftreten, kommen diese SMBHs auch zusammen und werden noch größer!

Das nächstgelegene SMBH ist als Schütze A * bekannt, der sich etwa 26.000 Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt im Zentrum unserer Galaxie nahe der Grenze der Sternbilder Schütze und Skorpion befindet. Dieses SMBH hat eine Masse, die ungefähr 4 Millionen Sonnen entspricht, und ist eines der wenigen Schwarzen Löcher, die nahe genug sind, damit Astronomen den Materiefluss in der Nähe beobachten können.

Klassifikation der Schwarzen Löcher:

Schwarze Löcher werden anhand von drei Parametern charakterisiert - Masse, Rotation und Ladung. Basierend auf diesen Eigenschaften haben Wissenschaftler vier verschiedene Arten von Schwarzen Löchern identifiziert. Erstens hast du Ursprüngliche schwarze Löcher (PBH), die einen Durchmesser von weniger als einem Zehntel Millimeter haben und ungefähr so ​​viel Masse haben wie der Planet Erde.

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Dies ist eine rein hypothetische Klasse von Schwarzen Löchern, von denen angenommen wird, dass sie sich kurz nach dem Urknall durch Flecken von Überdichte gebildet haben. Nach einer Theorie von Stephen Hawking aus dem Jahr 1972 könnten diese Schwarzen Löcher für die "fehlende Masse" des Universums (auch bekannt als Dunkle Materie) verantwortlich sein - diese Theorie wurde kürzlich mit negativen Ergebnissen getestet.

Zweitens gibt es Stellare Masse Schwarze Löcher, deren Masse zwischen 4 und 15 Sonnenmassen liegt und die das Ergebnis eines massiven Sterns sind, der am Ende seiner Lebensdauer einen Kernkollaps erleidet. Drittens haben Sie Intermediate Mass Black Holes von einigen tausend Sonnenmassen und sollen an Sternhaufen glauben.

Zuletzt haben Sie die oben genannten Supermassive Schwarze Löcher (SMBHs), die in den Zentren der meisten großen Galaxien existieren und von Millionen bis zu Milliarden von Sonnenmassen reichen (abhängig von der Größe der Galaxie). Alternativ können Schwarze Löcher nach den Eigenschaften von Rotation und Ladung klassifiziert werden, aus denen drei Kategorien hervorgehen.

Erstens gibt es eine Schwarzschild Schwarzes Loch (auch bekannt als "statisches Schwarzes Loch"), das sich nicht dreht, keine elektrische Ladung hat und nur durch seine Masse gekennzeichnet ist. Es gibt auch ein Kerr Schwarzes Loch ist ein realistischeres Szenario, bei dem es sich um ein rotierendes Schwarzes Loch ohne elektrische Ladung handelt.

Zuletzt gibt es eine Aufgeladenes Schwarzes LochDies kann entweder ein geladenes und nicht rotierendes Schwarzes Loch (auch bekannt als Reissner-Nordstrom-Schwarzes Loch) oder ein geladenes rotierendes Schwarzes Loch (ein Kerr-Newman-Schwarzes Loch) sein.

Studiengeschichte:

Die Existenz von Schwarzen Löchern wurde durch Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagt, die besagt, dass die Krümmung der Raumzeit bei Vorhandensein von Gravitationsfeldern verzerrt wird. Mit der Zeit würden Astronomen und Wissenschaftler seine Feldgleichungen erweitern, was zur Theorie der Schwarzen Löcher führen würde.

Der erste war Karl Schwarzschild (1873-1916), ein deutscher Astronom, der Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie verwendete, um zu bestimmen, dass Materie, die zu einem Punkt der Singularität komprimiert wurde, von einer kugelförmigen Region des Raums umschlossen wird, aus der nichts entkommen kann - dh dem Ereignis Horizont.

Schwarzschild wird auch die Bestimmung des Radius zugeschrieben, bei dem komprimierte Materie kurz vor seinem Tod im Jahr 1916 ein Schwarzes Loch bilden würde. Dies ist als Schwarzschild-Radius (oder Gravitationsradius) bekannt, der einen Punkt beschreibt, an dem die Masse einer Kugel so komprimiert ist dass die Fluchtgeschwindigkeit von der Oberfläche gleich der Lichtgeschwindigkeit wäre.

1931 folgte der indisch-amerikanische Astrophysiker Subrahmanyan Chandrasekhar, der die maximale Masse berechnete, die ein weißer Zwerg / Neutronenstern haben kann, bevor er in ein Schwarzes Loch fällt. Dies ist als Chandrasekhar-Grenze bekannt, die er auf etwa 1,4 Sonnenmassen feststellte.

Im selben Jahr entdeckte der Physiker und Radioastronom Karl Jansky - von vielen als "Vater der Radioastronomie" angesehen - ein Funksignal aus dem Zentrum der Milchstraße in Richtung Sternbild Schütze. Diese Funkquelle würde später als SMBH bezeichnet, bekannt als Schütze A *.

1939 stimmten Robert Oppenheimer und andere Chandrasekhars Analyse zu und stellten die Theorie auf, dass sich innerhalb der Grenze des Schwarzschild-Radius eine Blase befand, in der die Zeit stehen blieb. Für den Außenbeobachter würde der Stern zum Zeitpunkt des Zusammenbruchs in der Zeit eingefroren erscheinen, aber ein Beobachter, der im Ereignishorizont gefangen ist, hätte eine ganz andere Perspektive.

In den 1960er Jahren begann das "Goldene Zeitalter der Allgemeinen Relativitätstheorie", das dadurch gekennzeichnet war, dass die Allgemeine Relativitätstheorie und Schwarze Löcher zu Hauptthemen der Forschung wurden - und nicht zu theoretischen Kuriositäten. Zu den grundlegenden Entdeckungen gehörte die Entdeckung von Pulsaren durch Jocelyn Bell Burnell im Jahr 1967, von denen 1969 gezeigt wurde, dass sie schnell rotierende Neutronensterne sind.

In den 1960er Jahren wurde der Begriff "Schwarzes Loch" offiziell vom Physiker Robert H. Dicke geprägt, der das Phänomen Berichten zufolge mit dem Schwarzen Loch von Kalkutta verglich, einem berüchtigten Gefängnis in Indien, aus dem angeblich niemand zurückgekehrt war.

In dieser Zeit wurden auch allgemeinere Lösungen für theoretische Probleme gefunden, die sich aus Schwarzen Löchern ergeben. Dazu gehörten mathematische Lösungen für rotierende Schwarze Löcher, rotierende und elektrisch geladene Schwarze Löcher und stationäre Schwarze Löcher.

In den 1970er Jahren führten die Arbeiten von Stephen Hawking und anderen theoretischen Astrophysikern zur Formulierung der Thermodynamik von Schwarzen Löchern. Ähnlich wie bei der regulären Thermodynamik umrissen diese Gesetze die Beziehung zwischen Masse und Energie, Fläche und Entropie sowie Schwerkraft und Temperatur der Oberfläche.

Bis 1974 zeigte Hawking, dass die Quantenfeldtheorie vorhersagt, dass Schwarze Löcher wie ein schwarzer Körper strahlen, dessen Temperaturen proportional zur Oberflächengravitation des Schwarzen Lochs sind. Dieses Phänomen, bei dem Schwarze Löcher Strahlung in Form exotischer Partikel emittieren, wird als "Hawking-Strahlung" bezeichnet.

Diese Theorie führte zum "Black Hole Information Paradox". In Übereinstimmung mit der klassischen Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie wird ein Schwarzes Loch, sobald es geschaffen ist, niemals verschwinden, und alles, was in es übergeht, wird seine Quanteninformation für immer bewahren.

Hawkings Theorie sagte jedoch voraus, dass Schwarze Löcher langsam Masse verlieren, indem sie im Laufe der Zeit Strahlung emittieren und schließlich verdampfen - obwohl dies auf unglaublich langen Zeitskalen selbst für Schwarze Löcher mit einer einzigen Sonnenmasse passieren würde. Bisher haben alle Versuche, Hawking-Strahlung nachzuweisen, keine überprüfbaren Ergebnisse erbracht.

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1974 bestätigten Astronomen des National Radio Astronomy Observatory (NRAO) die Existenz von Schütze A *, dessen Name von einem Mitglied des Entdeckungsteams (Robert Brown) in einer Studie von 1982 geprägt wurde, in der die Entdeckung beschrieben wurde.

Wie erkennen wir schwarze Löcher?:

Einfach gesagt, wir nicht. Da Schwarze Löcher keine Energie reflektieren und ihnen nichts (nicht einmal Licht) entweichen kann, sind sie in jeder Hinsicht unsichtbar. Seit vielen Jahrzehnten können Wissenschaftler ihre Präsenz jedoch anhand des Einflusses ableiten, den sie auf das umgebende Universum ausüben.

Dazu gehört der Gravitationseinfluss, den Schwarze Löcher auf nahegelegene Sterne und Himmelsobjekte haben, was durch die Bewegungen benachbarter Objekte, die sie umkreisen, deutlich wird. Zum Beispiel haben Astronomen seit 1995 die Bewegungen von 90 Sternen verfolgt, die Schütze A * umkreisen.

Aufgrund ihrer Umlaufbahnen konnten Astronomen schließen, dass Schütze A * eine Masse von mindestens 2,6 Millionen Sonnenmassen hatte, die sie später in einem Raumvolumen von weniger als 0,002 Lichtjahren Durchmesser auf 4,3 Millionen verfeinerten. Einer dieser Sterne, S2 genannt, hat seitdem eine vollständige Umlaufbahn abgeschlossen und seine Bewegungen wurden verwendet, um die Allgemeine Relativitätstheorie zu testen.

Es gibt auch energiereiche Phänomene, die mit Schwarzen Löchern verbunden sind, wie z. B. energiereiche Emissionen in den Wellenlängen Ultraviolett, Röntgen und Gammastrahl sowie relativistische Strahlen. Wenn Materie um ein Schwarzes Loch in die Umlaufbahn fällt, bildet sie im Wesentlichen eine Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch.

Die starke Anziehungskraft des Schwarzen Lochs überträgt Energie auf diese Scheibe, wodurch sie sich schnell dreht und durch Reibung erwärmt wird. Dies bewirkt, dass Materie in der Scheibe Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung in mehreren Wellenlängen emittiert.

Einige Akkretionsscheiben sind so hell geworden, dass sie die Milliarden von Sternen ihrer Galaxienwirte überstrahlen. Galaxien mit besonders hellen Scheiben werden als AGN-Galaxien (Active Galactic Nucleus) bezeichnet, deren Zentren viel heller sind als der Rest der Galaxie.

Es ist auch bekannt, dass sich schnell drehende SMBHs Energie in Form relativistischer Jets emittieren. Dies ist der Fall, wenn heißes, angeregtes Gas durch Magnetfeldlinien fokussiert wird und aus den Polen herausschießt, und zwar mit Geschwindigkeiten, die einen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit ausmachen.

Durch das Studium dieser Jets können Astronomen nicht nur das Vorhandensein eines Schwarzen Lochs erkennen, sondern durch die Art und Weise, wie sie die Richtung ändern, auch Informationen über die Drehung der Schwarzen Löcher selbst (wie die Ausrichtung und Größe ihrer rotierenden Scheiben) erhalten. Weil die Jets so groß sind, sind sie auch im Kosmos relativ leicht zu erkennen.

Tatsächlich haben Astronomen beobachtet, dass diese Jets aus den Zentren mehrerer massereicher Galaxien kommen, was ein Hinweis auf eine SMBH ist. Mit diesen Jets können Astronomen auch identifizieren, welche Galaxien eine AGN haben und welche nicht.

Zu den Technologien, die dies ermöglichen, gehören hochempfindliche Instrumente und Teleskope, die Bilder unseres Universums in sichtbaren und nicht sichtbaren Teilen des Spektrums aufnehmen können. Dazu gehören optische, Infrarot-, Ultraviolett-, Radio-, Röntgen- und Gammastrahleninstrumente sowie weltraumgestützte Teleskope.

Einige bemerkenswerte Beispiele sind die Hubble-Weltraumteleskop, die bemerkenswerte und hochauflösende Bilder unseres Universums geliefert hat, von denen einige verwendet wurden, um das Vorhandensein von Schwarzen Löchern zu bestimmen. Dann ist da noch die Spitzer-Weltraumteleskop, Das führende Infrarot-Weltraumteleskop der NASA.

Dann haben Sie die Galaxy Evolution Explorer (GALEX), das das Universum am ultravioletten Ende des Spektrums beobachtet; das Arecibo Radio Observatory und das Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), die Radioastronomie betreiben; und die Chandra Röntgenobservatorium, XMM Newton Röntgenobservatorium, das Fermi Gammastrahlen-Weltraumteleskop und die Neil Gehrels Swift Observatory.

Große Herausforderungen:

Wie bereits erwähnt, sind schwarze Löcher im sichtbaren Licht nicht nachweisbar, was es sehr schwierig macht, sie mit herkömmlicher Optik zu lokalisieren. Dies erfordert, dass Astronomen nach dem Einfluss der starken Schwerkraft eines Schwarzen Lochs auf die umgebende kosmische Umgebung und die Energie suchen, die diese freisetzt.

Dies erfordert natürlich große Teleskope, die mit hochentwickelten Optiken und Instrumenten ausgestattet sind, ganz zu schweigen von viel Rechenleistung für die Verarbeitung der Bilder. Darüber hinaus ist die atmosphärische Verzerrung ein Problem, das entweder erfordert, dass Teleskope mit adaptiver Optik ausgestattet sind oder sich in der Umlaufbahn befinden.

Eine andere Methode ist als Interferometrie bekannt, bei der zwei oder mehr Lichtquellen zusammengeführt werden, um ein Interferenzmuster zu erzeugen, das dann gemessen und analysiert wird. Diese Muster enthalten wichtige Informationen über das zu untersuchende Objekt oder Phänomen und können eine Genauigkeit erreichen, die sonst unmöglich wäre.

Das einzige Problem ist, dass ähnliche Phänomene bei anderen Arten von kompakten Objekten beobachtet wurden - wie Neutronensternen, Pulsaren und Weißen Zwergen. Daher müssen Astronomen Akkretionsscheiben, Energiequellen und Objekte in der Nähe genau beobachten, um die Masse des sie beeinflussenden Objekts zu berechnen.

Kurz gesagt, um Schwarze Löcher zu finden und zu untersuchen, benötigen Sie ausgefeilte Instrumente, bewährte Methoden und viel harte Arbeit. Glücklicherweise werden Instrumente der nächsten Generation in Betrieb genommen, die die Arbeit erleichtern. Eines davon ist das Event Horizon Telescope (EHT).

Das Event Horizon Telescope:

Das EHT ist ein internationales Projekt, das die jüngsten Fortschritte in der Astronomie nutzt, um ein massives "virtuelles Teleskop" zu schaffen. Dies beinhaltet die Kombination von Daten aus einem globalen Netzwerk von Funkantennen und mehreren VLBI-Stationen (Very Long-Baseline Interferometry) auf der ganzen Welt.

Das EHT zielt darauf ab, die unmittelbare Umgebung um Schütze A * sowie das noch größere SMBH im Zentrum von Messier 87 (auch bekannt als Jungfrau A) zu beobachten. Diese überragende elliptische Galaxie ist um ein Vielfaches so groß wie die Milchstraße und befindet sich im Sternbild Jungfrau etwa 54 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt.

Das EHT wird Licht aus diesen SMBHs gewinnen, indem es sich auf die Dutzenden von Observatorien stützt, die an dem Projekt teilnehmen. Sobald dieses Licht gesammelt ist, werden die Daten mithilfe von Bildgebungsalgorithmen kombiniert und verarbeitet, die die fehlenden Lücken in den Daten füllen und es dem Projektteam ermöglichen, ein Bild des Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs zu rekonstruieren.

Durch die Verknüpfung von Radiogerichten auf der ganzen Welt konnten Astronomen ein erdgroßes Interferometer entwickeln, mit dem die Größe der SMBH-Emissionsregionen gemessen werden kann. Das Projekt nutzt auch wichtige Millimeter- und Submillimeterwellenlängenanlagen an Standorten in großer Höhe.

Das Projekt begann 2006 mit dem Sammeln von Licht und hat seit Beginn mehrere Observatorien hinzugefügt. Heute verbindet es zehn Radioteleskope und die jeweiligen Institutionen, die sie betreiben, darunter:

  • James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) am Mauna Kea Observatory (CSO) in Hawaii

  • Großes Millimeter-Teleskop Alfonso Serrano (LMT) auf Volcán Sierra Negra, nahe Veracruz, Mexiko

  • Kombiniertes Array für die Forschung in der Millimeterwellenastronomie (CARMA) in Ostkalifornien

  • Die beiden Radioteleskope des Kitt Peak National Observatory (KPNO) befinden sich südlich von Tucson, Arizona

  • Submillimeter-Teleskop (SMT) des Arizona Radio Observatory (ARO) im Süden von Arizona

  • Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) des European Southern Observatory (ESO) in Nordchile

  • 30-Meter-Teleskop in Südspanien und das Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) in Südfrankreich, die beide vom Institut für Millimeter-Radioastronomie (IRAM) betrieben werden

  • Südpol-Teleskop (SPT) an der Südpolstation Amundsen - Scott

In den kommenden Jahren werden zwei weitere Arrays hinzugefügt: das Grönland-Teleskop, das gemeinsam vom Smithsonian Astrophysical Observatory und dem Academia Sinica Institut für Astronomie und Astrophysik betrieben wird; und das Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) von IRAM in Südfrankreich.

Die von den teilnehmenden Observatorien gesammelten Daten werden dann auf Festplatten hochgeladen und per Flugzeug zum MIT Haystack Observatory in Massachusetts, USA, und zum Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Deutschland, transportiert. Dort werden die Daten von 800 Computern, die über ein 40-Gbit / s-Netzwerk verbunden sind, miteinander korreliert und analysiert.

Während das erste Bild von Schütze A * voraussichtlich im April 2017 produziert wird, verzögerte sich dies, da das Südpol-Teleskop im Winter (April bis Oktober) geschlossen war. Dies verzögerte den Datenversand bis Dezember 2017, was auch die Verarbeitung verzögerte. Das erste Bild soll nun am 10. April 2019 veröffentlicht werden.

Dieses und ähnliche Bilder sind nicht nur das erste Bild eines Ereignishorizonts, sondern testen auch Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie (GR) unter extremsten Umständen. Bisher umfassten die meisten Versuche, den Einfluss der Schwerkraft auf die Krümmung der Raumzeit zu messen, kleinere Objekte wie Sonne und Erde (eine Ausnahme bilden Beobachtungen der Umlaufbahn von S2).

Aber mit überlegenen Bildern von Schütze A * und M87s SMBH werden die beobachteten Effekte von GR unglaublich tiefgreifend sein. Andere erwartete Ergebnisse beinhalten ein besseres Verständnis dafür, wie Materie Scheiben um Schwarze Löcher bildet und sich auf ihnen ansammelt, wodurch sie wachsen können.

Dies ist notwendig, da Wissenschaftler noch nicht verstehen, wie Materie aus der Trümmerscheibe entweicht und den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs überquert. Es versteht sich, dass Materie in Akkretionsscheiben mit der Zeit Energie verliert und in den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs fällt.

Da Schwarze Löcher so kompakte Massen sind, müsste die Materie viel Energie abgeben, um vollständig hineinzufallen. Außerdem ist nicht bekannt, warum Materie in einer Trümmerscheibe eine solche Reibung erfährt, wenn sie so verdünnt ist. Ergo muss eine andere physische Kraft dafür verantwortlich sein, dass sich Materie in Trümmerscheiben erwärmt und sich auf schwarzen Löchern ansammelt.

Derzeit lautet die führende Hypothese, dass rotierende Magnetfelder eine spezielle Art von Turbulenzen erzeugen, die dazu führen, dass Atome Energie in einer Weise emittieren, die mit der Reibung übereinstimmt. Bisher konnten Wissenschaftler diese Theorie nicht experimentell testen. aber mit der EHT werden sie es endlich tun!

Darüber hinaus hoffen die Wissenschaftler zu erfahren, warum Schütze A * im Vergleich zu SMBHs, die in anderen Galaxien beobachtet wurden, relativ schwach ist. Ein besseres Verständnis der Mechanismen, die Trümmerscheiben antreiben und das Wachstum von SMBHs bewirken, trägt wesentlich zur Beantwortung dieser Frage bei.

Mit dem ersten Bild des Ereignishorizonts und des "Schattens" von Schütze A *, das am Mittwoch, dem April, in den frühen Morgenstunden präsentiert wurde. 10. Wissenschaftler sind auf dem besten Weg, dieses Ziel zu erreichen. So fasste Dr. Erin Macdonald (die Moderatorin der Online-Serie "Dr. Erin erklärt das Universum") die Errungenschaft zusammen:

"Die wichtigste wissenschaftliche Errungenschaft dieser heutigen Entdeckung ist, dass wir endlich den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs sehen. Dies ist der Moment, bevor die Fluchtgeschwindigkeit aufgrund der Anziehungskraft des Schwarzen Lochs so groß ist, dass nicht einmal Licht kann entkommen. Dies wurde mit einem weltweiten "Teleskop" abgebildet - acht Radioteleskope kombinierten ihre Bilder, um eine Auflösung und Wellenlänge zu sehen, die gut genug ist, um dieses Bild aufzunehmen.

"Diese Entdeckung scheint die Erwartungen zu erfüllen, die durch Einsteins Gleichungen für die Allgemeine Relativitätstheorie vor über 100 Jahren aufgestellt wurden. Seine Gleichungen legten eine Grundlage für theoretische Phänomene wie Schwarze Löcher und Gravitationswellen. In etwas mehr als 100 Jahren nahm die Menschheit diese Gleichungen und verfolgte unermüdlich Beobachtungen von diesen zu großem Erfolg.

"Es ist nicht nur eine wunderbare wissenschaftliche Leistung, sondern auch eine Erinnerung daran, dass die Arbeit der ganzen Welt erforderlich war, um dieses Bild zu erreichen. Das Studium des Weltraums vereint weiterhin den Globus und ist eine großartige Demonstration dessen, was die Menschheit erreichen kann, wenn wir zusammenarbeiten . "

In den kommenden Jahren plant das internationale Team hinter dem EHT Beobachtungskampagnen mit immer größerer Auflösung und Sensibilität. Auf diese Weise hoffen sie, die Barrieren überwinden zu können, die uns daran hindern, eines der mächtigsten und faszinierendsten Phänomene im Universum direkt zu beobachten.

  • NRAO - Schwarze Löcher
  • NASA - JWST: Wissenschaft
  • Wikipedia - Schwarzes Loch
  • Event Horizon Telescope - Wissenschaft
  • NASA - Schwarze Löcher: In Zahlen
  • Swinburn University of Technology - Schwarzes Loch
  • NASA - Direktion für Wissenschaftsmission: Schwarze Löcher
  • Chandra X-Ray Observatory - Wie können wir schwarze Löcher erkennen?


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