Spur des Schwarzen Lochs

Zentrum der Milchstraße
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Zentrum der Milchstraße

von Dr. Stefan Deiters

Mit Hilfe des Very Large Baseline Array, einer Zusammenschaltung von Radioteleskopen, die über die gesamte USA verteilt sind, gelang Astronomen der tiefste Blick ins Zentrum unserer Galaxie.

Das Objekt, das sich dort verbirgt und das die meisten Forscher für ein supermassereiches Schwarzes Loch halten, hätte nach den jüngsten Beobachtungen zwischen Erde und Sonne Platz.

"Wir kommen immer dichter ran und sind kurz davor eine eindeutige Signatur des Objekts im Zentrum unserer Galaxie messen zu können, die den ersten direkten Beweis für die Existenz eines Schwarzen Lochs darstellen würde", erläutert Zhi-Qiang Shen vom Shanghai Astronomical Observatory und der chinesischen Akademie der Wissenschaften die Bedeutung der Beobachtungen.

Zwar sind sich die meisten Astronomen darüber einig, dass sich im Zentrum unserer Milchstraße nichts anderes verbergen kann als eben ein massereiches Schwarzes Loch, doch direkt nachweisen konnte man seine Existenz bislang nicht.

Das Zentrum unserer Milchstraße ist für optische Beobachtungen durch Staub- und Gaswolken verborgen. Trotzdem gelang es in den letzten Jahren, eine Reihe von eindrucksvollen Beweisen für das Vorhandensein eines Schwarzen Lochs zu sammeln: So konnten deutsche Wissenschaftler beispielsweise die Bahn von Sternen verfolgen, die in relativer Nähe um das Schwarze Loch kreisen. Aus den Bahndaten ließ sich dann die Masse des Objektes bestimmen: Es muss rund vier Millionen Mal massereicher sein als unsere Sonne.

Das Zentrum unserer Milchstraße liegt im Sternbild Schütze und ist identisch mit der Radioquelle, der Astronomen den Namen Sagittarius A* gegeben haben. Und genau diese Radioquelle haben sich nun die Wissenschaftler mit dem Very Large Baseline Array erneut vorgenommen.

Im letzten Jahr gelang es Astonomen, die Größe der Radioquelle einzugrenzen: Würde sie sich dort befinden, wo unsere Sonne ist, sollte sie maximal bis zur Erdbahn reichen. Shen und seine Kollegen konnten diese Abschätzung nun noch einmal verbessern: Ihre Beobachtung ergab, dass das Objekt nur maximal halb so groß ist.

Die neuen Daten sind ein weiteres starkes Indiz dafür, dass Sagittarius A* tatsächlich ein supermassereiches Schwarzes Loch ist: Astronomen kennen kein anderes Objekt, das auf so engem Raum stabil existieren und eine so große Masse auf sich vereinen kann.

Doch natürlich wünschen sie sich einen noch eindeutigeren Beweis. "Durch die extrem starke Gravitationswirkung eines Schwarzen Lochs sollte es zu relativistischen Effekten kommen. Wir sollten diesen Schatten des Schwarzen Lochs sehen, wenn es uns gelingt, Details sichtbar zu machen, die etwa halb so groß sind, wie die, die wir in unseren aktuellen Beobachtungen sehen konnten", so Fred K. Y. Lo, Direktor des National Radio Astronomy Observatory und Mitglied des Beobachterteams. "Wenn wir tatsächlich einen solchen Schatten des Schwarzen Lochs entdecken, wäre das der endgültige Beweis für seine Existenz."

Nicht nur die Milchstraße sondern nahezu alle Galaxien haben nach Ansicht der Astronomen in ihrem Zentrum ein supermassereiches Schwarzes Loch, die meist noch über eine deutlich größere Masse verfügen als das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße. Zudem ist "unser" Schwarzes Loch relativ inaktiv, vermutlich deswegen, weil es in seiner unmittelbaren Umgebung nicht sonderlich viel Material zur Verfügung hat, das es verschlingen kann.

Die Radiostrahlung, die Astronomen von Sagittarius A* beobachten, stammt vermutlich von gebündelten Teilchenstrahlen, die man auch schon bei anderen Schwarzen Löchern entdeckt hat oder von Material, das gerade in das Schwarze Loch hineinfällt. Bei ihren Beobachtungen versuchen die Forscher Bereiche in der Nähe des Schwarzen Lochs zu identifizieren, aus denen die Strahlung zu kommen scheint. Unter Verwendung einer höheren Radiofrequenz konnten die Forscher nun eine solche Region aufspüren, die noch dichter am Schwarzen Loch liegt als bisher beobachtete Bereiche.

Die Beobachtungen aus dem letzten Jahr wurden bei einer Frequenz von 43 Gigahertz gemacht, die jetzt vorgestellten Ergebnisse bei 86 Gigahertz. "Wir glauben, dass wir den Schatten des Schwarzen Lochs sehen können, der nach Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorhanden sein sollte, wenn wir die Frequenz noch einmal verdoppeln können", so Lo. Möglich werden könnte dies mit geplanten und teilweise schon im Bau befindlichen Radioteleskopen wie etwa dem Atacama Large Millimeter Array (ALMA).

Das supermassereiche Schwarze Loch in unserer Milchstraße ist rund 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Da es das uns am nächsten gelegene Schwarzes Loch dieser Art ist, sollte es bei ihm am ehesten möglich sein, seine Existenz direkt nachzuweisen.

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