Im April 2017 zeigten alle 8 mit dem Event Horizon Telescope verbundenen Teleskope / Teleskop-Arrays auf Messier 87. So sieht ein supermassereiches Schwarzes Loch aus, bei dem der Ereignishorizont deutlich sichtbar ist. (EVENT HORIZON TELESCOPE COLLABORATION ET AL.)

10 tiefe Lehren aus unserem ersten Bild des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs

Und was müssen wir noch lernen?

Die ursprüngliche Idee eines Schwarzen Lochs reicht bis ins Jahr 1783 zurück, als der Cambridge-Wissenschaftler John Michell erkannte, dass ein ausreichend massives Objekt auf einem ausreichend kleinen Raumvolumen alles - auch Licht - unfähig machen würde, ihm zu entkommen. Mehr als ein Jahrhundert später entdeckte Karl Schwarzschild eine genaue Lösung für Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie, die das gleiche Ergebnis vorhersagte: ein Schwarzes Loch.

Sowohl Michell als auch Schwarzschild sagten eine explizite Beziehung zwischen dem Ereignishorizont oder dem Radius der Region, aus der kein Licht entweichen kann, und der Masse des Schwarzen Lochs sowie der Lichtgeschwindigkeit voraus. Für 103 Jahre nach Schwarzschild blieb diese Vorhersage ungetestet. Endlich, am 10. April 2019, enthüllten Wissenschaftler das erste Bild des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs. Einsteins Theorie gewann erneut, ebenso wie die gesamte Wissenschaft.

Das zweitgrößte Schwarze Loch von der Erde aus gesehen, das im Zentrum der Galaxie M87, ist hier in drei Ansichten dargestellt. Oben ist optisch von Hubble, unten links ist Radio von NRAO und unten rechts ist Röntgen von Chandra. Trotz seiner Masse von 6,6 Milliarden Sonnen ist es über 2000 Mal weiter entfernt als Schütze A *. Das Ereignishorizont-Teleskop hat versucht, sein Schwarzes Loch im Radio zu sehen, und dies ist nun der Ort des ersten Schwarzen Lochs, dessen Ereignishorizont enthüllt wurde. (TOP, OPTISCH, HUBBLE SPACE TELESCOPE / NASA / WIKISKY; UNTER LINKS, RADIO, NRAO / SEHR GROSSER ARRAY (VLA); UNTER RECHTS, RÖNTGENSTRAHL, NASA / CHANDRA-RÖNTGEN-TELESKOP)

Obwohl wir bereits vor dem ersten direkten Bild eines Ereignishorizonts viel über Schwarze Löcher wussten, qualifiziert sich diese neue Version wirklich als Game-Changer. Vor dieser Entdeckung gab es eine Reihe von Fragen, von denen viele nun erfolgreich beantwortet wurden.

Am 10. April 2019 veröffentlichte die Event Horizon Telescope-Kollaboration das erste erfolgreiche Bild des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs. Das fragliche Schwarze Loch stammt aus der Galaxie Messier 87: der größten und massereichsten Galaxie in unserem lokalen Supercluster von Galaxien. Der Winkeldurchmesser des Ereignishorizonts wurde mit 42 Mikrobogensekunden gemessen, was bedeutet, dass 23 Billiarden schwarze Löcher gleicher Größe erforderlich wären, um den gesamten Himmel auszufüllen.

Der riesige Lichthof um die riesige elliptische Galaxie Messier 87 erscheint auf diesem sehr tiefen Bild. Ein Überschuss an Licht im oberen rechten Teil dieses Halos und die Bewegung von Planetennebeln in der Galaxie sind die letzten verbleibenden Anzeichen einer mittelgroßen Galaxie, die kürzlich mit Messier 87 kollidierte. (CHRIS MIHOS (CASE WESTERN RESERVE UNIVERSITY) ) / ESO)

In einer Entfernung von 55 Millionen Lichtjahren ist die abgeleitete Masse für das Schwarze Loch 6,5 Milliarden Mal so groß wie unsere Sonne. Physikalisch entspricht dies einer Größe, die größer ist als die von Plutos Umlaufbahn um die Sonne. Wenn kein Schwarzes Loch vorhanden wäre, würde es ungefähr einen Tag dauern, bis der Durchmesser des Ereignishorizonts überschritten ist. Es ist nur weil:

  1. Das Event Horizon Telescope hat eine ausreichende Auflösung, um dieses Schwarze Loch zu sehen.
  2. Das Schwarze Loch ist ein starker Sender von Radiowellen.
  3. und es gibt sehr wenig Vordergrundfunkemissionen, um das Signal zu verunreinigen,

dass wir dieses erste Bild überhaupt konstruieren konnten. Nachdem wir dies getan haben, sind hier 10 tiefe Lektionen, die wir entweder gelernt haben oder auf dem besten Weg zum Lernen sind.

1. Dies ist wirklich ein Schwarzes Loch, wie von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt. Wenn Sie jemals einen Artikel mit dem Titel "Theoretiker behauptet mutig, dass es keine Schwarzen Löcher gibt" oder "Diese neue Gravitationstheorie könnte Einstein auf den Kopf stellen" gesehen haben, haben Sie wahrscheinlich festgestellt, dass Physiker kein Problem damit haben, sich etwas auszudenken alternative Theorien zum Mainstream. Obwohl die Allgemeine Relativitätstheorie jeden Test bestanden hat, den wir durchgeführt haben, gibt es keinen Mangel an Erweiterungen, Ersatz oder möglichen Ersetzungen.

Nun, diese Beobachtung schließt einige von ihnen aus. Wir wissen jetzt, dass dies ein Schwarzes Loch und kein Wurmloch ist, zumindest für die gängigste Klasse von Wurmlochmodellen. Wir wissen, dass es einen echten Ereignishorizont gibt und keine nackte Singularität, zumindest für viele allgemeine Klassen nackter Singularitäten. Wir wissen, dass der Ereignishorizont keine harte Oberfläche ist, da die unfehlbare Materie eine Infrarotsignatur erzeugt hätte. Dies steht im Rahmen der von uns gemachten Beobachtungen im Einklang mit der Allgemeinen Relativitätstheorie.

Die Beobachtung sagt jedoch auch nichts über dunkle Materie, die meisten modifizierten Gravitationstheorien, die Quantengravitation oder was hinter dem Ereignishorizont liegt. Diese Ideen liegen außerhalb des Rahmens der Beobachtungen des Event Horizon Telescope.

In der Nähe des supermassiven Schwarzen Lochs im Kern der Milchstraße wurde eine große Anzahl von Sternen entdeckt, während M87 die Aussicht bietet, Absorptionsmerkmale von nahegelegenen Sternen zu beobachten. Auf diese Weise können Sie gravitativ auf eine Masse für das zentrale Schwarze Loch schließen. Sie können auch Messungen des Gases durchführen, das ein Schwarzes Loch umkreist. Gasmessungen sind systematisch niedriger, während Gravitationsmessungen höher sind. Die Ergebnisse des Event Horizon Telescope stimmen mit den Gravitationsdaten und nicht mit den gasbasierten Daten überein. (S. SAKAI / A. GHEZ / WM KECK BEOBACHTUNG / UCLA GALACTIC CENTER GROUP)

2. Die Gravitationsdynamik von Sternen liefert gute Schätzungen für die Masse der Schwarzen Löcher. Beobachtungen von Gas nicht. Vor dem ersten Bild des Event Horizon Telescope hatten wir verschiedene Möglichkeiten, die Masse der Schwarzen Löcher zu messen. Wir könnten entweder Messungen von Sternen verwenden - wie die einzelnen Umlaufbahnen von Sternen um das Schwarze Loch in unserer eigenen Galaxie oder die Absorptionslinien von Sternen in M87 -, die uns eine Gravitationsmasse geben, oder Emissionen des in Bewegung befindlichen Gases um das zentrale Schwarz Loch.

Sowohl für unsere Galaxie als auch für M87 waren diese beiden Schätzungen sehr unterschiedlich, wobei die Gravitationsschätzungen etwa 50–90% größer waren als die Gasschätzungen. Für M87 zeigten die Gasmessungen eine Schwarzlochmasse von 3,5 Milliarden Sonnen, während die Gravitationsmessungen näher bei 6,2 bis 6,6 Milliarden lagen. Aus den Ergebnissen des Event Horizon Telescope geht hervor, dass das Schwarze Loch 6,5 Milliarden Sonnenmassen wiegt. Dies zeigt, dass die Gravitationsdynamik ein guter Indikator für die Massen von Schwarzen Löchern ist, die Schlussfolgerungen aus dem Gas jedoch auf niedrigere Werte ausgerichtet sind. Es ist eine großartige Gelegenheit, unsere astrophysikalischen Annahmen über das umlaufende Gas zu überprüfen.

Die Galaxie M87 befindet sich ungefähr 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt und enthält einen enormen relativistischen Strahl sowie Abflüsse, die sowohl im Radio als auch im Röntgenbild auftreten. Dieses optische Bild zeigt einen Strahl; Aus dem Event Horizon Telescope wissen wir nun, dass die Rotationsachse des Schwarzen Lochs von der Erde weg zeigt und um etwa 17 Grad geneigt ist. (ESO)

3. Dies muss ein rotierendes Schwarzes Loch sein und seine Rotationsachse zeigt zufällig von der Erde weg. Mit Beobachtungen des Ereignishorizonts, der ihn umgebenden Funkemissionen, des Großstrahls und der erweiterten Funkemissionen, die zuvor von anderen Observatorien gemessen wurden, hat die Event Horizon Telescope Collaboration festgestellt, dass dies ein Kerr (rotierend) sein muss und nicht ein Schwarzschild (nicht rotierendes) Schwarzes Loch.

Es gibt keine einfache Funktion, die wir uns ansehen können, um diese Natur herauszufiltern. Vielmehr müssen wir schillernde Modelle des Schwarzen Lochs selbst und der Materie außerhalb davon konstruieren und sie dann weiterentwickeln, um zu sehen, was passiert. Wenn Sie sich die verschiedenen Signale ansehen, die auftreten können, können Sie einschränken, was möglicherweise mit Ihren Ergebnissen übereinstimmt. Das Schwarze Loch muss sich drehen und die Rotationsachse zeigt bei etwa 17 Grad von der Erde weg.

Konzeptkunst eines Akkretionsrings und Jet um ein supermassives Schwarzes Loch. Obwohl dies unser Bild davon war, wie Schwarzlochmotoren lange Zeit funktionieren sollten, hat das Event Horizon Telescope neue Beweise geliefert, die dies bestätigen. (NASA / JPL-CALTECH)

4. Wir konnten definitiv feststellen, dass sich um das Schwarze Loch Materie befindet, die mit Akkretionsscheiben und -strömen übereinstimmt. Wir wussten bereits, dass M87 einen Strahl aus den optischen Beobachtungen hatte und auch Radiowellen und Röntgenstrahlen aussendete. Diese Art von Strahlung kann man nicht allein von Sternen oder Photonen bekommen. Sie brauchen Materie und insbesondere Elektronen. Nur durch die Beschleunigung von Elektronen in einem Magnetfeld können Sie die charakteristische Funkemission erhalten, die wir gesehen haben: Synchrotronstrahlung.

Auch dies erforderte eine erstaunliche Menge an Simulationsarbeit. Wenn Sie die verschiedenen Parameter aller möglichen Modelle ändern, lernen Sie, dass diese Beobachtungen nicht nur Akkretionsflüsse erfordern, um die Radioergebnisse zu erklären, sondern dass sie auch Nicht-Radioergebnisse wie Röntgenemissionen vorhersagen. Es ist nicht nur das Event Horizon Telescope, das wichtige Beobachtungen gemacht hat, sondern auch andere Observatorien wie das Chandra-Röntgenteleskop. Die Akkretionsströme müssen heiß werden, wie das Spektrum der zentralen Emissionen von M87 zeigt, das mit relativistischen, beschleunigenden Elektronen in einem Magnetfeld übereinstimmt.

Der Eindruck dieses Künstlers zeigt die Wege der Photonen in der Nähe eines Schwarzen Lochs. Die Biegung der Gravitation und die Erfassung des Lichts durch den Ereignishorizont ist die Ursache für den vom Ereignishorizonenteleskop erfassten Schatten. Die Photonen, die nicht eingefangen werden, bilden eine charakteristische Kugel, und dies hilft uns, die Gültigkeit der Allgemeinen Relativitätstheorie in diesem neu getesteten Regime zu bestätigen. (NICOLLE R. FULLER / NSF)

5. Der sichtbare Ring zeigt die Stärke der Schwerkraft und die Gravitationslinse um das zentrale Schwarze Loch an. Auch hier besteht die Allgemeine Relativitätstheorie den Test. Dieser Ring des Radios entspricht weder dem Ereignishorizont selbst noch einem Ring umlaufender Teilchen. Es ist auch nicht die innerste stabile Kreisbahn (ISCO) des Schwarzen Lochs. Stattdessen entsteht dieser Ring aus einer Kugel von Photonen mit Gravitationslinsen, die durch die Schwerkraft des Schwarzen Lochs gebogen werden, bevor sie zu unseren Augen wandern.

Das Licht wird in eine größere Kugel gebogen, als Sie es erwarten würden, wenn die Schwerkraft nicht so stark wäre. Laut dem ersten von sechs von der Event Horizon Telescope Collaboration veröffentlichten Artikeln

"Wir stellen fest, dass> 50% des Gesamtflusses im Bogensekundenbereich aus der Nähe des Horizonts stammen und dass die Emission im Inneren dieser Region um einen Faktor> 10 dramatisch unterdrückt wird, was einen direkten Beweis für den vorhergesagten Schatten eines Schwarzen Lochs liefert."

Die Übereinstimmung zwischen den Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie und dem, was wir hier gesehen haben, ist eine weitere bemerkenswerte Feder in der Kappe von Einsteins größter Theorie.

Die vier verschiedenen Bilder aus vier verschiedenen Zeiten zeigen deutlich, dass zwei Bildpaare auf einer Zeitskala von einem Tag nur wenig variieren, nach 3 oder 4 Tagen jedoch stark. Angesichts der Zeitskala der Variabilität von M87 stimmt dies äußerst gut mit unserem Bild überein, wie sich Schwarze Löcher entwickeln sollten und tun. (EVENT HORIZON TELESCOPE COLLABORATION)

6. Schwarze Löcher sind dynamische Einheiten, und die von ihnen emittierte Strahlung ändert sich im Laufe der Zeit. Bei einer rekonstruierten Masse von 6,5 Milliarden Sonnenmassen dauert es ungefähr einen Tag, bis das Licht über den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs wandert. Dies legt ungefähr die Zeitskala fest, über die sich die vom Event Horizon Telescope beobachteten Strahlung voraussichtlich ändern und schwanken werden.

Selbst bei Beobachtungen, die sich nur über wenige Tage erstrecken, haben wir bestätigt, dass sich die Struktur der emittierten Strahlung wie vorhergesagt im Laufe der Zeit ändert. Die Daten für 2017 enthalten vier Beobachtungsnächte. Selbst wenn Sie sich diese vier Bilder ansehen, können Sie visuell sehen, wie die ersten beiden Daten ähnliche Merkmale aufweisen und die beiden letztgenannten Daten ähnliche Merkmale aufweisen. Es gibt jedoch endgültige Änderungen, die zwischen den frühen und späten Bildsätzen sichtbar und variabel sind. Mit anderen Worten, die Merkmale der Strahlung um das Schwarze Loch von M87 ändern sich im Laufe der Zeit.

Das supermassereiche Schwarze Loch unserer Galaxie hat einige unglaublich helle Fackeln gesehen, aber keines war so hell oder langlebig wie XJ1500 + 0134. Aufgrund solcher und vieler anderer Ereignisse existiert über einen Zeitraum von 19 Jahren eine große Menge von Chandra-Daten des galaktischen Zentrums. Mit dem Event Horizon Telescope können wir endlich ihre Herkunft untersuchen (NASA / CXC / STANFORD / I. ZHURAVLEVA ET AL.)

7. Das Event Horizon Telescope wird in Zukunft den physischen Ursprung von Schwarzlochfackeln aufdecken. Wir haben sowohl im Röntgen als auch im Radio gesehen, dass das Schwarze Loch in der Mitte unserer eigenen Milchstraße vorübergehende Strahlungsstöße aussendet. Obwohl das allererste veröffentlichte Bild das ultramassive Schwarze Loch in M87 war, wird das in unserer Galaxie - Schütze A * - genauso groß sein, sich aber in viel schnelleren Zeiträumen ändern.

Anstelle von 6,5 Milliarden Sonnenmassen beträgt die Masse von Schütze A * nur 4 Millionen Sonnenmassen: 0,06% so groß. Das heißt, anstatt auf einer Zeitskala von ungefähr einem Tag zu variieren, betrachten wir die Variabilität auf der Zeitskala von ungefähr einer Minute. Seine Merkmale werden sich schnell entwickeln, und wenn eine Fackel auftritt, sollte es in der Lage sein, die Natur dieser Fackeln aufzudecken.

Wie hängen Fackeln mit der Temperatur und Leuchtkraft der Funkmerkmale zusammen, die wir sehen können? Gibt es magnetische Wiederverbindungsereignisse, ähnlich wie bei koronalen Massenauswürfen von unserer Sonne? Wird etwas in den Akkretionsströmen auseinandergeschert? Schütze A * flackert täglich, sodass wir die mit diesen Ereignissen verbundenen Signale verfolgen können. Wenn unsere Simulationen und Beobachtungen so gut sind wie für M87 und sie sollten es auch sein, können wir feststellen, was diese Ereignisse antreibt, und vielleicht sogar lernen, was in das Schwarze Loch fällt, um sie zu erzeugen.

Der Eindruck dieses Künstlers zeigt die Umgebung eines Schwarzen Lochs mit einer Akkretionsscheibe aus überhitztem Plasma und einem relativistischen Strahl. Wir haben noch nicht festgestellt, ob Schwarze Löcher unabhängig von der Materie außerhalb ein eigenes Magnetfeld haben. (NICOLLE R. FULLER / NSF)

8. Polarisationsdaten kommen und zeigen, ob Schwarze Löcher ein intrinsisches Magnetfeld haben. Während wir alle sicherlich das erste Bild des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs genossen haben, ist es wichtig zu wissen, dass ein völlig neues Bild auf dem Weg ist: eines, das die Polarisation des vom Schwarzen Loch kommenden Lichts veranschaulicht. Aufgrund der elektromagnetischen Natur des Lichts wird ihm durch seine Wechselwirkung mit einem Magnetfeld eine bestimmte Polarisationssignatur eingeprägt, die es uns ermöglicht, das Magnetfeld eines Schwarzen Lochs sowie die zeitliche Veränderung dieses Feldes zu rekonstruieren.

Wir wissen, dass die Materie außerhalb des Ereignishorizonts, da sie auf sich bewegenden geladenen Teilchen (wie Elektronen) basiert, ein eigenes Magnetfeld erzeugt. Modelle zeigen an, dass die Feldlinien entweder in den Akkretionsströmen verbleiben oder durch den Ereignishorizont verlaufen können, was dazu führt, dass das Schwarze Loch sie verankert. Es besteht ein Zusammenhang zwischen diesen Magnetfeldern, der Akkretion und dem Wachstum von Schwarzen Löchern und den von ihnen emittierten Jets. Ohne die Felder wäre es nicht möglich, dass die Materie in den Akkretionsströmen den Drehimpuls verliert und in den Ereignishorizont fällt.

Polarisationsdaten durch die Leistung der polarimetrischen Bildgebung werden uns dies zeigen. Wir haben bereits die Daten; Wir müssen nur die vollständige Analyse durchführen.

In den Zentren der Galaxien gibt es Sterne, Gas, Staub und (wie wir jetzt wissen) Schwarze Löcher, die alle die zentrale supermassive Präsenz in der Galaxie umkreisen und mit ihr interagieren. Die Massen reagieren hier nicht nur auf den gekrümmten Raum, sie krümmen auch den Raum selbst. Dies sollte dazu führen, dass die zentralen Schwarzen Löcher einen Jitter erfahren, den wir bei zukünftigen Upgrades des Event Horizon Telescope möglicherweise sehen können. (ESO / MPE / MARC SCHARTMANN)

9. Instrumentenverbesserungen am Event Horizon Telescope zeigen das Vorhandensein zusätzlicher Schwarzer Löcher in der Nähe von galaktischen Zentren. Wenn ein Planet die Sonne umkreist, liegt dies nicht nur daran, dass die Sonne eine Anziehungskraft auf den Planeten ausübt. Stattdessen gibt es eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion: Der Planet zieht sich auf die Sonne zurück. In ähnlicher Weise übt ein Objekt, wenn es ein Schwarzes Loch umkreist, auch eine Anziehungskraft auf das Schwarze Loch selbst aus. Mit einer ganzen Reihe von Massen in der Nähe der Zentren von Galaxien - und theoretisch sind auch viele kleine, unsichtbare Schwarze Löcher vorhanden - sollte das zentrale Schwarze Loch einen Brownschen bewegungsähnlichen Jitter in seiner Position erfahren.

Die Schwierigkeit bei dieser Messung besteht heute darin, dass Sie einen Referenzpunkt benötigen, um Ihre Position relativ zur Position des Schwarzen Lochs zu kalibrieren. Die Technik, um dies zu messen, würde beinhalten, auf Ihren Kalibrator, dann auf Ihre Quelle, dann auf Ihren Kalibrator, dann auf Ihre Quelle usw. zu schauen. Dies erfordert, dass Sie sehr schnell wegschauen und dann zurück zu Ihrem Ziel. Leider ändert sich die Atmosphäre in Zeiträumen zwischen 1 und 10 Sekunden so schnell, dass Sie keine Zeit haben, wegzuschauen und dann wieder auf Ihr Ziel zurückzuschauen. Mit der heutigen Technologie geht das nicht.

In diesem Bereich verbessert sich die Technologie jedoch unglaublich schnell. Die von der Event Horizon Telescope-Zusammenarbeit verwendeten Instrumente erwarten Upgrades und könnten Mitte der 2020er Jahre die erforderliche Geschwindigkeit erreichen. Dieses Rätsel könnte bis zum Ende des nächsten Jahrzehnts gelöst sein, alles aufgrund von Verbesserungen in der Instrumentierung.

Eine Karte der 7 Millionen Sekunden langen Belichtung des Chandra Deep Field-South. Diese Region zeigt Hunderte von supermassiven Schwarzen Löchern, jedes in einer Galaxie weit über unserer eigenen. Das GOODS-South-Feld, ein Hubble-Projekt, wurde ausgewählt, um sich auf dieses Originalbild zu konzentrieren. Ein aktualisiertes Event Horizon-Teleskop kann möglicherweise auch Hunderte von Schwarzen Löchern anzeigen. (NASA / CXC / B. LUO ET AL., 2017, APJS, 228, 2)

10. Schließlich kann das Event Horizon Telescope schließlich Hunderte von Schwarzen Löchern sehen. Um ein Schwarzes Loch aufzulösen, muss das Auflösungsvermögen Ihres Teleskoparrays besser sein (dh eine höhere Auflösung haben) als die Größe des Objekts, das Sie betrachten. Für das aktuelle Event Horizon Telescope haben nur drei bekannte Schwarze Löcher im Universum einen ausreichend großen Durchmesser: Schütze A *, das Zentrum von M87 und das Zentrum der (radioaktiven) Galaxie NGC 1277.

Aber wir könnten die Leistung des Event Horizon Telescope über die Größe der Erde hinaus steigern, indem wir Teleskope in die Umlaufbahn bringen. Theoretisch ist dies bereits technologisch machbar. Tatsächlich macht es die russische Mission Spekt-R (oder RadioAstron) jetzt! Eine Reihe von Raumfahrzeugen mit Radioteleskopen in der Erdumlaufbahn würde eine weitaus bessere Auflösung ermöglichen als heute. Wenn wir unsere Basislinie um den Faktor 10 oder 100 erhöhen würden, würde sich unsere Auflösung um den gleichen Betrag erhöhen. Und in ähnlicher Weise erhöhen wir mit zunehmender Frequenz unserer Beobachtungen auch unsere Auflösung, ebenso wie mehr Wellenlängen von höherfrequentem Licht über das Teleskop mit demselben Durchmesser passen können.

Mit diesen Verbesserungen könnten wir anstelle von nur 2 oder 3 Galaxien schwarze Löcher in Hunderten von ihnen oder möglicherweise sogar mehr aufdecken. Da die Datenübertragungsraten weiter steigen, ist möglicherweise ein schnelles Downlinking möglich, sodass wir die Daten physisch nicht an einen einzelnen Ort zurückgeben müssen. Die Zukunft der Schwarzlochbildgebung ist vielversprechend.

Es ist wichtig zu erkennen, dass wir dies ohne ein globales, internationales Netzwerk von Wissenschaftlern und Geräten, die zusammenarbeiten, absolut nicht hätten tun können. Sie können noch mehr über die detaillierte Geschichte erfahren, wie diese spektakuläre Leistung zustande kam, wie sie in einer Smithsonian-Dokumentation erzählt wird, die diesen Freitag, den 12. April, Premiere hat.

Viele spekulieren bereits, obwohl es für dieses Jahr zu spät ist, dass diese Entdeckung dazu führen könnte, dass bereits 2020 ein Nobelpreis für Physik vergeben wird. In diesem Fall könnten folgende Kandidaten für die Vergabe des Preises in Frage kommen:

  • Shep Doeleman, der Pionierarbeit geleistet, dieses Projekt gegründet und geleitet hat,
  • Heino Falcke, der das wegweisende Papier schrieb, in dem er ausführlich darlegte, wie die vom Event Horizon Telescope verwendete VLBI-Technik einen Ereignishorizont abbilden könnte,
  • Roy Kerr, dessen Lösung für ein rotierendes Schwarzes Loch in der Allgemeinen Relativitätstheorie die Grundlage für die Details ist, die heute in jeder Simulation verwendet werden,
  • Jean-Pierre Luminet, der zum ersten Mal simulierte, wie ein Bild eines Schwarzen Lochs in den 1970er Jahren aussehen würde, und sogar M87 als potenzielles Ziel vorschlug,
  • und Avery Broderick, der einige der wichtigsten Beiträge zur Modellierung der Akkretionsströme um Schwarze Löcher geleistet hat.
Dieses Diagramm zeigt die Position aller Teleskope und Teleskoparrays, die in den Event Horizon Telescope-Beobachtungen 2017 von M87 verwendet wurden. Nur das Südpol-Teleskop konnte M87 nicht abbilden, da es sich im falschen Teil der Erde befindet, um jemals das Zentrum dieser Galaxie zu sehen. (NRAO)

Die Geschichte des Event Horizon Telescope ist ein bemerkenswertes Beispiel für Wissenschaft mit hohem Risiko und hoher Belohnung. Während der dekadischen Überprüfung 2009 erklärte ihr ehrgeiziger Vorschlag, dass es bis Ende der 2010er Jahre das Bild eines Schwarzen Lochs geben werde. Ein Jahrzehnt später haben wir es tatsächlich. Das ist eine unglaubliche Leistung.

Es stützte sich auf Fortschritte bei der Berechnung, den Bau und die Integration einer Reihe von Radioteleskopeinrichtungen sowie die Zusammenarbeit der internationalen Gemeinschaft. Atomuhren, neue Computer, Korrelatoren, die verschiedene Observatorien verbinden könnten, und viele andere neue Technologien mussten in jede der Stationen eingefügt werden. Sie mussten eine Erlaubnis einholen. Und Finanzierung. Und Testzeit. Und darüber hinaus die Erlaubnis, auf allen verschiedenen Teleskopen gleichzeitig zu beobachten.

Aber all das ist passiert und wow, hat es sich jemals ausgezahlt? Wir leben jetzt in der Ära der Astronomie der Schwarzen Löcher, und der Ereignishorizont ist für uns da, um uns ein Bild zu machen und es zu verstehen. Dies ist nur der Anfang. Noch nie wurde so viel durch die Beobachtung einer Region erreicht, in der nichts, nicht einmal Licht, entkommen kann.

Der Autor dankt und würdigt die EHT-Wissenschaftler Michael Johnson und Shep Doeleman für ihre unglaublichen Einblicke und informativen Interviews zu den ersten Ergebnissen und zukünftigen Möglichkeiten für die Wissenschaft des Lernens über Schwarze Löcher, Ereignishorizonte und die sie umgebenden Umgebungen.

Starts With A Bang ist jetzt auf Forbes und dank unserer Patreon-Unterstützer auf Medium neu veröffentlicht. Ethan hat zwei Bücher verfasst, Beyond The Galaxy und Treknology: Die Wissenschaft von Star Trek von Tricorders bis Warp Drive.