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Ein detaillierteres Bild des Schwarzen Lochs von Messier 87
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
astronews.com
24. Januar 2024
Vor fünf Jahren veröffentlichte das Team des Event
Horizon Telescope das
erste Bild des Schattens des Schwarzen Lochs der elliptischen Riesengalaxie
Messier 87. Nun wurde das Ergebnis von neuen, detaillierteren Beobachtungen
vorgestellt. Sie zeigen eine sehr ähnliche Ansicht des Schwarzen Lochs - und
einen Unterschied, der jedoch zu theoretischen Vorhersagen passt.
Die EHT-Kollaboration hat neue Bilder von M
87* veröffentlicht. Sie zeigen den bekannten Emissionsring,
der einen dunklen zentralen Schatten umgibt. Der hellste Teil
des Rings hat sich 2018 gegenüber 2017 um etwa 30º verschoben.
Bild:
Event-Horizon-Teleskop-Kollaboration [Großansicht
mit Vergleich zu 2017] |
Die Event-Horizon-Teleskop-Kollaboration hat ein neues Bild von M 87*
veröffentlicht, dem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum von Messier 87.
Die neuen Resultate bauen auf dem ersten Bild eines Schwarzen Lochs auf und
zeigen einen beständigen Schatten des Schwarzen Lochs, der entscheidende
Einblicke in die Natur von M87* bietet. Das neue Bild wurde mit einem
verbesserten Teleskopnetzwerk und einer breiteren Frequenzabdeckung aufgenommen
und zeigt einen Ring mit einer ähnlichen Helligkeitsverteilung wie das frühere
Bild, jedoch mit einem feinen Unterschied: das Helligkeitsmaximum im südlichen
Teil des Ringes hat sich um etwa dreißig Grad verschoben.
"Eine Grundvoraussetzung für die Wissenschaft ist die Reproduzierbarkeit der
Ergebnisse", sagt Dr. Keiichi Asada, assoziierter Forscher am Academia
Sinica Institute for Astronomy and Astrophysics in Taiwan. "Die Bestätigung
des Rings in einem völlig neuen Datensatz ist ein wichtiger Meilenstein für
unsere Kollaboration und ein starker Hinweis darauf, dass wir in der Tat den
Schatten des Schwarzen Lochs sehen sowie die Materie, die es umkreist."
"Auf dem Gebiet der Astrophysik Schwarzer Löcher ist dieses neue Bild ein
Beweis für die Beständigkeit und Stabilität des Schattens von M87*. Die
faszinierende Rotation in der Helligkeitsasymmetrie gibt Vertrauen in unser
aktuelles Verständnis des Akkretionsflusses", betont auch Michael Janssen,
Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) und kürzlich
zum Assistenzprofessor für Astrophysik an der Radboud-Universität in Nijmegen
ernannt, der für die Datenkalibrierung verantwortlich war und die aktuelle
Veröffentlichung koordinierte.
Im Jahr 2017 gelang mit dem Event-Horizon-Teleskop (EHT) die erste Aufnahme
eines Schwarzen Lochs, M 87* genannt (astronews.com berichtete). Es befindet
sich im Zentrum der der riesigen elliptischen Galaxie M 87, in einer Entfernung
von 55 Millionen Lichtjahren. Das erste Bild, das 2019 veröffentlicht wurde,
zeigt einen hellen kreisförmigen Ring, der im südlichen Teil etwas heller ist.
Eine weitere Analyse der Daten zeigte auch die Struktur von M 87* in
polarisiertem Licht. Dadurch erhielten die Wissenschaftler einen besseren
Einblick in die Geometrie des Magnetfelds und die Eigenschaften des Plasmas rund
um das Schwarze Loch. Die Entscheidung, M 87* im Jahr 2018 erneut zu beobachten,
wurde vorangetrieben durch den Wunsch der Wissenschaftler nach einem tieferen
Verständnis der Natur des Rings, seiner Veränderlichkeit, aber auch durch die
Verfügbarkeit verbesserter Beobachtungsmöglichkeiten.
"Wiederholte Beobachtungen von M 87* ermöglichen es uns, die Kinematik des
Materieflusses auf das Schwarze Loch zu untersuchen und die komplexe Physik der
Strahlungserzeugung von den geometrischen Effekten der Allgemeinen
Relativitätstheorie zu trennen. Dies ist ein weiterer Schritt zum besseren
Verständnis der Schwarzen Löcher", so Thomas Krichbaum vom Max-Planck-Institut
für Radioastronomie (MPIfR), Mitglied der EHT-Kollaboration und an der
Auswertung und Kartierung der neu präsentierten Daten beteiligt.
Um die Kartierungsqualität des EHT weiter zu verbessern, wurde das
Grönland-Teleskop, weit nördlich des Polarkreises gelegen, im Jahr 2018 nur fünf
Monate nach seiner Fertigstellung an das EHT angeschlossen. Dies ermöglichte
eine verbesserte Bildtreue und Winkelauflösung in Nord-Süd-Richtung des
EHT-Netzwerks. Auch das Large Millimeter Telescope in Mexiko konnte zum
ersten Mal mit seinen vollen 50 Metern Durchmesser einbezogen werden, was die
Empfindlichkeit nochmals steigerte. Eine weitere technische Neuerung im
EHT-Netzwerk war die Verdopplung der Beobachtungsbandbreite auf vier
Frequenzbänder, verglichen mit nur zwei Bändern im Jahr 2017.
Trotz der Herausforderungen durch die Wetterbedingungen während der
2018er-Beobachtungen führten Fortschritte bei der Datenerfassung und
Kalibrierung zu qualitativ hochwertigen Ergebnissen. Die Analyse der Daten aus
dem Jahr 2018, bei der acht unabhängige Abbildungs- und Modellierungstechniken
zum Einsatz kamen, bestätigt die Stabilität des Durchmessers vom Schatten des
Schwarzen Lochs, der mit den Vorhersagen aus der Allgemeinen Relativitätstheorie
sehr gut übereinstimmt. Eine signifikante Veränderung der Position des südlichen
Helligkeitsmaximums im Ring deutet jedoch auf ein dynamisches Zusammenspiel
zwischen der Spinachse des Schwarzen Lochs und der Jetemission auf größeren
Skalen hin.
In einer im Oktober 2020 vorgestellten Publikation unter der Federführung von
Maciek Wielgus vom MPIfR wurde bereits über Veränderungen in der Position der
Ringhelligkeit aus historischen Daten vor 2017 berichtet. "In unserer Arbeit
kamen wir zu dem Schluss, dass M 87* beständig als Ring erscheinen sollte, mit
einer geringen Variation des Ringdurchmessers und einer größeren Variabilität
der Lage des Helligkeitsmaximums. Wir verglichen dieses Verhalten mit einem
'Wackeln' des Schattenbildes des Schwarzen Lochs. Diese Vorhersagen basierten
auf der Analyse von Archivdaten eines kleineren Teleskopnetzwerkes aus der Zeit
vor dem EHT und auf theoretischen Argumenten", erklärt Wielgus. "Es ist
großartig, unsere Vorhersagen mit dem deutlich verbesserten EHT-Instrument nun
bestätigt zu sehen, das jetzt viel reichhaltigere und aussagekräftigere
Beobachtungen liefern kann."
"Diese jüngste Entdeckung läutet eine neue Ära in der Erforschung Schwarzer
Löcher ein. Die kontinuierliche Verbesserung unserer Beobachtungsinstrumente,
kombiniert mit der jahrelangen Datenakkumulation, verspricht weitere aufregende
Entdeckungen in der Zukunft", unterstreicht Eduardo Ros, ebenfalls
Wissenschaftler am MPIfR und Mitglied der EHT-Kollaboration. "Diese Daten bei
1,3 mm Wellenlänge ergänzen die kürzlich vorgestellten 3,5 mm Daten vom April
2018, die sowohl den Schatten des Schwarzen Lochs als auch den Jet zeigen", fügt
er hinzu.
Während das EHT seine nächsten jährlichen Beobachtungen für April 2024
vorbereitet, wartet die wissenschaftliche Gemeinschaft gespannt auf die
Entschlüsselung weiterer Geheimnisse um M 87* und der noch immer rätselhafte
Phänomene um die Schwarzen Löcher.
Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
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