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So nah wie nie zuvor: Astronomen haben (fast) in ein Schwarzes Loch geschaut



So nah sind Forscher einem Schwarzen Loch noch nie gekommen: Im Zentrum der Milchstrasse haben Astronomen erstmals Materie nahe dem sogenannten «Punkt ohne Wiederkehr» beobachtet – jenem Punkt, an dem ein Schwarzes Loch Materie durch seine immense Masse unwiederbringlich nach innen zieht.

epa07132859 An undated handout photo made available by the European Southern Observatory (ESO) on 31 October 2018 shows a visualisation of gas swirling around a solar mass black hole. ESO's exquisitely sensitive GRAVITY instrument has added further evidence to the long-standing assumption that a supermassive black hole lurks in the centre of the Milky Way. New observations show clumps of gas swirling around at about 30% of the speed of light on a circular orbit just outside a four million solar mass black hole — the first time material has been observed orbiting close to the point of no return, and the most detailed observations yet of material orbiting this close to a black hole. This visualisation uses data from simulations of orbital motions of gas swirling around at about 30% of the speed of light on a circular orbit around the black hole.  EPA/ESO/Gravity Consortium/L. Calçada HANDOUT  HANDOUT EDITORIAL USE ONLY/NO SALES

Visualisierung von Gas, das um ein Schwarzes Loch der Sonnenmasse wirbelt. Bild: EPA/European Southern Observatory

Materie, die einem Schwarzen Loch zu nahe kommt, ist dazu verdammt, über den sogenannten Ereignishorizont gezogen zu werden. Der dem Schwarzen Loch am nächsten gelegene Punkt, den das Material noch umkreisen kann, wird als innerster stabiler Orbit bezeichnet. Dort haben Wissenschaftler Gasverdichtungen beobachtet, die mit 30 Prozent der Lichtgeschwindigkeit um das Schwarze Loch herumrasen. Das teilte die Europäische Südsternwarte (ESO) am Mittwoch mit.

«Es ist überwältigend, tatsächlich Zeuge zu sein, wie Material um ein massereiches Schwarzes Loch mit 30 Prozent der Lichtgeschwindigkeit umherläuft»

Die Beobachtung wird zugleich als weitere Bestätigung für die seit langem vermutete Existenz eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Galaxie gewertet. Dieses Gravitationsmonster ist 26'000 Lichtjahre von der Erde entfernt und besitzt eine Masse, die vier Millionen Mal so gross ist wie diejenige der Sonne. Schwarze Löcher sind exotische Objekte, deren gigantischer Schwerkraft selbst das Licht nicht entkommen kann.

Virtuelles Superteleskop

Für die nun in der Fachzeitschrift «Astronomy & Astrophysics» veröffentlichten Untersuchungen nutzte das internationale Wissenschaftlerteam das «Gravity»-Instrument am Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile. «Gravity» kombiniert das Licht der insgesamt vier VLT-Teleskope zu einem virtuellen Superteleskop mit einem Durchmesser von 130 Metern.

«Es ist überwältigend, tatsächlich Zeuge zu sein, wie Material um ein massereiches Schwarzes Loch mit 30 Prozent der Lichtgeschwindigkeit umherläuft», erklärte der Wissenschaftler Oliver Pfuhl vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE). 30 Prozent der Lichtgeschwindigkeit entsprechen rund 90'000 Kilometern pro Sekunde.

«Während unserer Beobachtungen hatten wir das Glück, drei helle Ausbrüche um das Schwarze Loch herum zu bemerken – es war ein glücklicher Zufall»

Bereits zu Beginn dieses Jahres hatten «Gravity» und ein weiteres VLT-Instrument namens «Sinfoni» dem gleichen Forscherteam ermöglicht, den Vorbeiflug des Sterns S2 durch das extreme Gravitationsfeld des Schwarzen Lochs im Milchstrassenzentrum genau zu vermessen. Zum ersten Mal wurden dabei die Auswirkungen nachgewiesen, die von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie für solch eine extreme Umgebung vorhergesagt wurden.

Glücklicher Zufall

Gleichzeitig registrierten die Wissenschaftler eine starke Infrarotstrahlung. «Während unserer Beobachtungen hatten wir das Glück, drei helle Ausbrüche um das Schwarze Loch herum zu bemerken – es war ein glücklicher Zufall», erklärte Puhl zu den neuen Beobachtungen.

Laut MPE lässt sich die Bewegung der drei im galaktischen Zentrum beobachteten Ausbrüche dadurch erklären, dass die Materie das Schwarze Loch auf einer Umlaufbahn umkreist, deren Radius drei- bis fünfmal grösser ist als der Ereignishorizont.

Der Studienleiter Reinhard Genzel vom MPE erklärte: «Das war schon immer eines unserer Traumprojekte, aber wir wagten nicht zu hoffen, dass es so bald verwirklicht werden würde.» Das Ergebnis der Forschungen sei «eine überzeugende Bestätigung der Lehrmeinung», dass es sich bei dem gewaltigen Objekt im Milchstrassenzentrum um ein massereiches Schwarzes Loch handele. (sda/afp)

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