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Wissen Nasa: Fantastische Animation eines schwarzen Lochs gelungen
Nachrichten Wissen Nasa: Fantastische Animation eines schwarzen Lochs gelungen
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10:43 27.09.2019
Eine neue Simulation der Nasa zeigt, wie die Schwerkraft eines schwarzen Lochs die Sicht des Betrachters verzerren kann. Quelle: NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman
Hannover/Greenbelt

Was war zuerst da? Was für Biologen die „Huhn oder Ei“-Frage ist, ist für Astronomen die „Schwarzes Loch oder Galaxie“-Frage. Es bleibt ein großes Rätsel. Doch was die Forscher wissen, ist, dass riesige schwarze Löcher oft das Zentrum großer Galaxien sind und sogar Sternbildungen kontrollieren können. Über die Jahrzehnte haben die Experten zudem herausgefunden, dass schwarze Löcher über eigenartige Dynamiken verfügen. Im April 2019 dann der wissenschaftliche Durchbruch: Das Event-Horizon-Telescope-Team veröffentlichte das erste Bild des Schattens eines schwarzen Lochs im Herzen der Galaxie M87. Nun zeigt die Nasa eine beeindruckende Visualisierung eines schwarzen Lochs.

April 2019: Erste Aufnahme eines schwarzen Lochs

Lange gab es nur Illustrationen von schwarzen Löchern. Am 10. April 2019 gelang es Astronomen vom Event-Horizon-Teleskopnetzwerk, ein echtes Exemplar aufzunehmen. Es war ein extrem massereiches schwarzes Loch im Zentrum der 55 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie Messier 87.

Dieses Bild vom 10. April 2019 ist der erste direkte visuelle Nachweis eines schwarzen Lochs. Quelle: -/Event Horizon Telescope (EHT)/

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Das Geheimnis hinter schwarzen Löchern

Das soll ein schwarzes Loch sein? Der schwarze Punkt in der Mitte ist der Ereignishorizont, der Punkt, an dem elektromagnetische Strahlung nicht mehr schnell genug ist, um der Schwerkraft des schwarzen Lochs zu entkommen. Um den Ereignishorizont erkennt man den Photonenring, einen breiten Lichtstrahl. Dieses Licht kommt vom Teil der sogenannten Akkretionsscheibe hinter dem schwarzen Loch. Die Gravitation ist selbst außerhalb der Mitte so stark, dass die Raumzeit verzerrt wird und der Lichtweg um das schwarze Loch herum gebogen wird. Eine Seite des Lichtrings ist heller als die andere. Das wird durch die Drehung der Akkretionsscheibe verursacht – der Teil der Scheibe, der sich auf den Betrachter zubewegt, ist heller, weil er sich fast in Lichtgeschwindigkeit bewegt.

Die Nasa-Simulation zeigt das schwarze Loch mit einer Teildrehung sowie die randständige Betrachtung – die Verzerrung wird für den Betrachter sichtbar. Quelle: NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman

Bekanntes Phänomen: Der Doppler-Effekt

Die Bewegung erzeugt eine Änderung der Frequenz in der Wellenlänge des Lichts – man kennt dieses Phänomen auch als Doppler-Effekt. Das ist zu vergleichen mit einem Krankenwagen, der mit lauter Sirene an einem vorbeifährt. Anfangs erscheint die Tonhöhe höher, beim Vorbeifahren identisch und während des Wegfahrens kommt einem der Ton tiefer vor. So ist auch das Licht des Photonenrings, das sich vom Betrachter wegbewegt, schwächer in der Wahrnehmung. Schwarze Löcher sind die bisher einzigen bekannten Himmelskörper, die in der Lage sind, in dieser Form einen so starken Doppler-Effekt zu induzieren.

Diese Simulation zoomt in das Zentrum und hebt den Photonenring hervor, mit einer 360-Grad-Drehung und randständiger Betrachtung. Quelle: NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman

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Nasa: Simulationen helfen, echte Bilder zu verstehen

Um solche extremen Physikphänomene auf echten Bildern begreifen zu können, braucht es anschauliche Simulationen. Deshalb hat die Nasa nun eine neue Visualisierung veröffentlicht, in der sie hochauflösend zeigt, was bei einem sich aktiv anreichernden schwarzen Loch passiert. Hier wird deutlich, wie die Schwerkraft die Sicht des Betrachters verzerrt – es entsteht ein unförmiges Erscheinungsbild. „Visualisierungen wie diese helfen uns, wirklich zu veranschaulichen, was Albert Einstein meinte, als er sagte, dass die Schwerkraft das Gewebe von Raum und Zeit verzerrt“, erklärt Jeremy Schnittman auf der Internetseite der Nasa. Schnittman hat diese neuen Bilder mit einer benutzerdefinierten Software im Goddard Space Flight Center der Nasa in Greenbelt (Maryland) erzeugt.

Die Nasa erklärt ihre Visualisierung eines schwarzen Lochs. Quelle: NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman

In der Zukunft werden die Technologien immer weiter verfeinert, sodass noch detailgetreuere Simulationen zu erwarten sind und auch weitere Bilder von echten schwarzen Löchern ermöglicht werden. Und wer weiß, vielleicht wird eines Tages sogar die Frage „Was war zuerst da?“ beantwortet.

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Von David Sander/RND

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