Neu Forschung von einem internationalen Wissenschaftlerteam enthüllt die überraschenden Ergebnisse einer koordinierten Anstrengung zwischen 14 Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt, um ein klares Bild des Schwarzen Lochs Schütze A * Sgr A * aufzunehmen, von dem seit langem vermutet wird, dass es das supermassereiche Schwarze Loch istim Herzen der Milchstraße.
Schütze A *: Der schwer fassbare Allesfresser, der im Zentrum der Galaxis lauert
Schwarze Löcher sind einige der exotischsten Strukturen im Universum, Objekte, die so unglaublich dicht und relativ klein sind, dass ihre Schwerkraft das Entweichen von Licht verhindert. Bisher hat noch niemand ein Schwarzes Loch "gesehen", und sie waren es nur indirekt erkannt durch die Wirkung, die sie auf andere sichtbare Objekte wie Sterne haben.
Das macht supermassereiche Schwarze Löcher Objekte mit relativ kleinen Abmessungen, aber millionenfach massereicher als die Sonne, Gegenstand intensiver Spekulationen und Studien. Im Herzen vieler Galaxien befindet sich ein supermassereiches Schwarzes Loch, und Sgr A * befindet sich in unserer Mitte. Sgr A * ist 4 Millionen Mal die Masse unserer Sonne und nur 44 Millionen Kilometer im Durchmesser, etwas weniger als die Entfernung zwischen Sonne und Quecksilber.
Sgr A * ist visuell nicht sichtbar beliebige Anzahl aus Gründen, aber am wichtigsten sind die Spiralarme der Milchstraße, die um den Kern peitschen und das Zentrum der Galaxie hinter riesigen Staub- und Gaswolken verdecken, in die das Licht nicht eindringen kann. Die einzige Möglichkeit, dies zu beobachten, ist die Verwendung von Infrarot.Röntgen-, Radio- und Gammawellen, die im Rausch der Aktivität am Ereignishorizont freigesetzt werden.
Dies ist jedoch nicht ohne Probleme. Entlang der Sichtlinie von der Erde zum supermassiven Schwarzen Loch stören und verzerren Gastaschen unterschiedlicher Dichte und Zusammensetzung diese Wellen in einem Prozess. angerufen interstellare Streuung. Wenn wir also hoffen, ein klares Bild der Struktur des Schwarzen Lochs und seiner Umgebung zu sehen, können wir nur ein helles, verschwommenes Durcheinander sehen.
Eine beispiellose internationale Anstrengung
Dies war die Herausforderung, die das Event Horizon Telescope EHT bewältigen wollte. Das EHT hat ein Netzwerk von Radioteleskopstationen aus der ganzen Welt zusammengestellt. zum Erstellen ein virtuelles Radioteleskop mit einer Breite von 8.000 Meilen.
Mit der sogenannten VLBI Very Long Baseline Interferometry kann das EHT die Auflösung des gesamten Radioteleskopnetzwerks schärfen, indem jedes Teleskop denselben Punkt im Raum beobachtet. Dies erzielt einen ähnlichen Effekt wie die Verwendung eines größerenSpiegel in einem optischen Teleskop, um weiter entfernte Objekte zu sehen, indem effektiv ein Radioteleskop mit der Größe des Erddurchmessers erstellt wird.
Die EHT wandte sich dem Herzen der Galaxie zu und begann im April 2017 mit der koordinierten Beobachtung von Sgr A *. Nach mehreren Tagen Aufnahme hatte EHT gesammelt 1.000.000 GB Daten. Diese Daten wurden in Verarbeitungslabors in den USA und in Deutschland geflogen, um analysiert und hoffentlich zu einem vollständigen Bild des supermassiven Schwarzen Lochs zusammengesetzt zu werden. Dieser Prozess hat fast zwei Jahre gedauert.
Durchschneiden des Geräusches
Nach vielen Monaten Zusammenfügen der Daten ein Papier veröffentlicht In diesem Monat gab The Astrophysical Journal bekannt, dass es EHT gelungen ist, das klarste Bild der unmittelbaren Umgebung eines Schwarzen Lochs zu erfassen.
Dank der Arbeit von Michael Johnson vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics konnten sie fast die gesamte interstellare Streuung identifizieren und herausfiltern. "Obwohl Streuung das Bild von Schütze A * verwischt und verzerrt" sagte er "Die unglaubliche Auflösung dieser Beobachtungen ermöglichte es uns, die genauen Eigenschaften der Streuung zu bestimmen. Wir konnten dann die meisten Effekte aus der Streuung entfernen und sehen, wie die Dinge in der Nähe des Schwarzen Lochs aussehen."
Das Bild des Schwarzen Lochs zeigte etwas, was niemand erwartet hatte. Insbesondere war die Strahlungsquelle von Sgr A * kleiner als erwartet, und was noch wichtiger ist, die Morphologie des Quellbereichs war hochsymmetrisch.
entsprechend um die Hauptautorin des Papiers, die Nijmegen-Doktorandin Sara Issaoun, zu sein "Dies könnte darauf hinweisen, dass die Funkemission in einer Scheibe aus infallierendem Gas und nicht in einem Funkstrahl erzeugt wird. Dies würde jedoch Schütze A * an machenAusnahme im Vergleich zu anderen funkemittierenden Schwarzen Löchern. "
"Die Alternative", fügt sie hinzu, "könnte sein, dass die Funkstrahl zeigt fast auf uns. "
Wenn Sie in den Abgrund schauen, blickt der Abgrund zurück?
Da Sterne und andere Materialien von einem Schwarzen Loch verschlungen werden, lange bevor sie den Punkt ohne Wiederkehr erreichen, wirkt die intensive Gravitationskraft auf das Material erstellt ein Schiereffekt, der alles zerreißt, was zu nahe kommt.
Dies bildet die Akkretionsscheibe aus Material, die die zentrale Masse des Schwarzen Lochs umgibt und sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die sich einem Prozentsatz der Lichtgeschwindigkeit nähert.
Die unglaubliche Energie dieses Prozesses bedeutet, dass nicht das gesamte Material tatsächlich verbraucht wird. Ein Teil davon wird in sehr engen Strahlen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit von den Polen des Schwarzen Lochs zurück in den Weltraum ausgestoßen. Dieser Prozess ist gewalttätigund erzeugt bei sehr hoher Energie viele Radiowellen, die dem Weg der Jets folgen.
In beiden Fällen deuten die Beobachtungen der Radioquelle von Sgr A * auf höchst unwahrscheinliche Schlussfolgerungen hin, und es wird bereits heftig über die Natur dieser Quellregion diskutiert.
Heino Falcke, Professor für Radioastronomie an der Radboud University und Supervisor von Issaoun, forscht seit fast 30 Jahren unabhängig an Sgr A * und erzählt National Geographic , "Sie sind der ultimative Endpunkt von Raum und Zeit und können die ultimative Grenze unseres Wissens darstellen."
Einmal Skeptiker eines Funkstrahls als Quelle von Sgr A * Radiowellen Ende letzten Jahres war Falcke Teil einer Anstrengung, die gefunden ähnliche Beweise für die Schlussfolgerung des Funkjets. Sobald er ein Skeptiker ist, ist er jetzt viel offener für die Idee: „Vielleicht ist das doch wahr und wir betrachten dieses Biest von einem ganz besonderen Standpunkt aus.“
Hoffnung auf bevorstehende Beobachtungen
Weitere Studien sind erforderlich, um die Art der Funkquelle von Schütze A * vollständig zu bestimmen. Mit den bevorstehenden Beobachtungen, die die EHT mit Sgr A * bei 230 GHz durchführen möchte, steigt jedoch die Aufregung, deren Schatten wir vielleicht bald sehen werdenDer Ereignishorizont von Sgr A * gibt uns unsere erste visuelle Bestätigung für die Existenz von Schwarzen Löchern.
„Auch wenn Streuung das Bild von Schütze A * verwischt und verzerrt“ sagte Johnson "Die unglaubliche Auflösung dieser Beobachtungen ermöglichte es uns, die genauen Eigenschaften der Streuung zu bestimmen. Die gute Nachricht ist, dass diese Beobachtungen zeigen, dass Streuung das Event Horizon Telescope nicht daran hindert, einen Schatten eines Schwarzen Lochs bei 230 GHz zu sehen, falls einer zu sehen ist. “