Date vum EHT-Teleskop (Event Horizon Telescope) ginn de Wëssenschaftler eng nei Iddi iwwer d'Monster mam Numm Mëllechstrooss. Dank dësen Donnéeën hu mir fir d'éischte Kéier dat schwaarzt Lach méi no kucken.

E System vu Radioteleskopen déi ronderëm d'Äerd sinn a mir nennen et EHT (Event Horizon Telescope), konzentréiert sech op e puer Risen. Sagittarius A. ass dat supermassivt schwaarzt Lach am Zentrum vun der Mëllechstrooss, an zu engem nach méi grousst schwaarzt Lach 53,5 Millioune Liichtjoer ewech an der Galaxis M87. Am Abrëll 2017 hunn d'Observatoiren zesummegeschafft fir d'Grenze vu schwaarze Lächer ze beobachten, wou d'Gravitatiounskraaft esou staark ass, datt souguer Liichtstrahlen et net verloossen kënnen. No bal zwee Joer Datenverglach hunn d'Wëssenschaftler dann déi éischt kritt Biller vun dësen Observatiounen publizéiert. Elo hoffen d'Wëssenschaftler datt déi nei Biller eis méi iwwer schwaarz Lächer kënne soen.

Wéi gesäit e schwaarzt Lach wierklech aus?

Schwaarz Lächer si wierklech hiren Numm wäert. Déi rieseg Schwéierkraaftbier straalt kee Liicht an engem Deel vum elektromagnetesche Spektrum aus, also ass et wéi wann se net eleng existéieren. Awer Astronomen wëssen datt se do sinn wéinst enger Aart vu Begleeder. Wéi hir Gravitatiounskraaft duerch de Stäregas a Stëbs pulséiert, entsteet sech Matière ronderëm si a Form vun enger rotéierender Accretiounsscheif mat hiren Atomer, déi matenee kollidéieren. Dës Aktivitéit emittéiert "wäiss Hëtzt" an emittéiert Röntgenstrahlen an aner héichenergiebestralung. Déi schwaarz Lächer, déi am meeschte "Haass" gesättegt sinn, bestrahlen dann all d'Stären an de Galaxien ëm.

An engem Bild vum EHT-Teleskop gëtt Sagittaria A an der Mëllechstroossregioun, och Sgr A genannt, virausgesot e schwaarze Lach-Schatt op senger Begleeder Akkretiounsscheif aus hellem Material ze hunn. Computersimulatiounen an d'Gesetzer vun der Gravitatiounsphysik ginn Astronomen eng zimlech gutt Iddi vu wat ze erwaarden. Wéinst der héijer Gravitatiounskraaft no beim schwaarze Lach gëtt d'Akkretiounsscheif ëm de Ringhorizont deforméiert an dëst Material wäert hannert dem schwaarze Lach siichtbar sinn. Dat resultéierend Bild wäert wahrscheinlech asymmetresch sinn. D'Schwéierkraaft béit d'Liicht vum banneschten Deel vun der Scheif méi staark op d'Äerd wéi de baussenzegen Deel, sou datt de Ringdeel méi hell gëtt.

Gëllen d'Gesetzer vun der allgemenger Relativitéitstheorie ronderëm e schwaarzt Lach?

Déi genee Form vum Rank kann de frustréierendste Patt an der theoretescher Physik léisen. Déi zwee Piliere vun der Physik sinn dem Einstein seng allgemeng Relativitéitstheorie, déi massiv a gravitativ staark Objete wéi schwaarz Lächer regéiert, an d'Quantemechanik, déi déi komesch Welt vun subatomesche Partikelen regéiert. All Theorie funktionnéiert a sengem eegene Beräich. Awer si kënnen net zesumme schaffen.

Physiker Lia Medeiros vun der University of Arizona zu Tucson seet:

"Allgemeng Relativitéitstheorie a Quantephysik sinn géigesäiteg inkompatibel. Wann allgemeng Relativitéitstheorie an der Schwaarz Lach Regioun applizéiert gëtt, da kann et en Duerchbroch fir Physik Theoretiker bedeiten.

Well schwaarz Lächer sinn déi extrem gravitativ Ëmwelt am Universum, si sinn déi bescht Ëmwelt fir e Stress Test vun der Theorie vun Gravitatioun. Et ass wéi Theorien géint eng Mauer ze werfen an ze erwaarden ob a wéi se et ofbriechen. Wann déi allgemeng Relativitéitstheorie gëlteg ass, da erwaarden d'Wëssenschaftler datt dat schwaarzt Lach e spezifesche Schiet an dofir eng kreesfërmeg Form wäert hunn, wann dem Einstein seng Theorie net gëlt, da wäert de Schiet eng aner Form hunn. D'Lia Medeiros an hir Kollegen hunn eng Computersimulatioun op déi verschidde Schatten vun 12 schwaarze Lächer applizéiert, déi sech vun dem Einstein sengen Theorien ënnerscheeden.

L. Mederios seet:

"Wa mir eppes anescht fannen (alternativ Theorien vun der Schwéierkraaft), wäert et wéi e Chrëschtkaddo sinn."

Och eng kleng Ofwäichung vun der allgemenger Relativitéitstheorie géif Astronomen hëllefen ze quantifizéieren wat se gesinn aus deem wat se erwaarden.

Ginn doud Stäre genannt Pulsaren ronderëm e schwaarzt Lach an der Mëllechstrooss?

Eng aner Manéier fir allgemeng Relativitéitstheorie ronderëm schwaarz Lächer ze testen ass ze observéieren wéi d'Stäre ronderëm si bewegen. Wann d'Liicht vu Stären duerch dat extremt Gravitatiounsfeld vun engem nooste schwaarze Lach fléisst, gëtt d'Liicht "gestreckt" a schéngt eis also méi roude. Dëse Prozess genannt "Gravitatiounsrotverschiebung", a gouf vun der allgemenger Relativitéitstheorie virausgesot. D'lescht Joer hunn Astronomen et bei der SgrA Regioun observéiert. Bis elo sou gutt Neiegkeet fir dem Einstein seng Theorie. En nach bessere Wee fir dëst Phänomen ze bestätegen ass dee selwechten Test op Pulsaren ze maachen, déi séier dréinen an de Stärenhimmel mat Stralungsstrahlen a reegelméissegen Ofstänn ausstrecken, déi eis erschéngen wéi wa se pulséieren.

D'Gravitatiounsroutverschiebung géif also de reguläre metronomesche Laf stéieren an duerch d'Observatioun e méi genee Test vun der allgemenger Relativitéitstheorie hunn.

Scott Ranson vum National Astronomical Observatory zu Charlottesville seet:

"Fir déi meescht Leit, déi d'SgrA-Regioun beobachten, wier et en Dram e Pulsar ze entdecken, oder Pulsaren, déi e schwaarzt Lach kreéieren. Pulsars kënne vill ganz interessant a ganz detailléiert Tester vun der allgemenger Relativitéitstheorie ubidden.

Trotz virsiichteger Observatioun gouf awer nach kee Pulsar fonnt, deen no genuch un der SgrA-Regioun ëmkreest. Deelweis well de galaktesche Stëbs a Gas hir Strahlen verstreet a se schwéier ze fokusséieren. Mee den EHT stellt déi bescht Vue bis elo an d'Mëtt vun de Radiowellen, an dofir hoffen de S.Ransom a seng Kollegen, datt si sech kënne fokusséieren. "Et ass wéi eng Fëscherexpeditioun, d'Chance fir e Fang ass ganz kleng, awer et ass et wäert", füügt de S.Ransom derbäi.

De Pulsar PSR J1745-2900 (lenks an der Illustratioun) gouf 2013 entdeckt. Hie kreest genee 150 Liichtjoer ewech ëm dat schwaarzt Lach am Zentrum vun der Galaxis. Wéi och ëmmer, et ass ze wäit dovunner fir genee Tester vun der allgemenger Relativitéitstheorie hei ze maachen. D'Existenz vun dësem Pulsar gëtt den Astronomen Hoffnung datt se mat der EHT aner a méi no Pulsarer méi no beim Schwaarze Lach entdecken.

Wéi produzéiere schwaarz Lächer Jets?

E puer schwaarz Lächer sinn éierlech Iesser a suckelen massiv Quantitéiten u Gas a Stëbs un, anerer sinn pickeg Iesser. Kee weess firwat dat ass. De SgrA schéngt e knaschteg Ier mat enger iwwerraschend donkeler Scheif ze sinn, trotz enger Mass gläich wéi 4 Millioune Sonnemassen. En anert Zil, dat vum EHT gezielt ass, dat schwaarzt Lach an der Galaxis M87 ass e knaschtege Ier. Et weegt esou vill wéi 3,5 bis 7,22 Milliarde Sonnen. An datt en nieft der riseger akkumuléierter Akkretiounsscheif a senger Ëmgéigend och e Stroum vu geladenen subatomesche Partikelen op eng Distanz vu 5 Liichtjoer gewalteg ausléisst.

Thomas Krichbaum Institut fir Radioastronomie zu Bonn seet:

"Et ass e bësse vun enger Widdersproch ze denken datt e schwaarzt Lach iwwerhaapt eppes verdriwwen."

D'Leit mengen normalerweis datt e schwaarzt Lach nëmmen absorbéiert. Vill schwaarz Lächer produzéieren Jets déi méi laang a méi breet sinn wéi ganz Galaxien a kënne Milliarde Liichtjoer vum Schwaarze Lach erreechen.

Eng natierlech Fro ass wat fir eng mächteg Energiequell et kann sinn, déi Jets op esou grouss Distanzen ausstraalt. Dank EHT kënne mir endlech dës Evenementer fir d'éischte Kéier verfollegen. Mir kënnen also d'Stäerkt vum schwaarze Lach säi Magnéitfeld an der M87 Galaxis schätzen andeems d'EHT gemooss gëtt, well se mat de Jetstäerkten Zesummenhang sinn. Andeems Dir d'Eegeschafte vu Jets moosst wann se no engem schwaarze Lach sinn, hëlleft et ze bestëmmen wou de Jet hierkënnt - vu bannen op senger Scheif, oder vun engem aneren Deel vun der Scheif, oder vum schwaarze Lach selwer.

Dës Observatioune kënnen och klären, ob d'Jets aus dem schwaarze Lach stamen oder aus séier fléissend Material an der Scheif. Well Jets Material aus dem galakteschen Zentrum an d'intergalaktesch Regioun droen kënnen, da kéint dëst den Effekt op d'Evolutioun an de Wuesstum vun de Galaxien erklären. An och wou Planéiten a Stäre gebuer ginn.

T. Krichbaum seet:

"Et ass wichteg d'Evolutioun vu Galaxien ze verstoen vun der fréier Bildung vu schwaarze Lächer bis zur Gebuert vu Stären a schliisslech bis zur Gebuert vum Liewen. Dëst ass eng ganz grouss Geschicht, an duerch d'Studie vu schwaarze Lach-Jets, addéiere mir nëmme kleng Stécker zum grousse Puzzel vum Liewen.

Verlagsnotiz: Dës Geschicht gouf den 1. Abrëll 2019 aktualiséiert fir d'Mass vum M 87 Schwaarze Lach ze spezifizéieren: D'Mass vun der Galaxis ass 2,4 Billioun Mol déi vun der Sonn. E Schwaarzt Lach eleng huet d'Mass vun e puer Milliarde Sonnen. Addendum, d'Schwaart Lach Simulatioun ass e Beispill fir dem Einstein seng allgemeng Relativitéitstheorie ze bestätegen, net ze widderhuelen.