Ein fast unvorstellbar großes Schwarzes Loch befindet sich im Herzen der Milchstraße. Aber natürlich hat noch niemand einen gesehen (dazu später mehr): Alles basiert auf anderen Beweisen als direkter Beobachtung.
Das SMBH der Milchstraße heißt Schütze A * (Sgr. A *) und ist etwa 4 Millionen Mal so massereich wie die Sonne. Wissenschaftler wissen, dass es da ist, weil wir beobachten können, wie es sich auf Materie auswirkt, die ihr zu nahe kommt. Jetzt haben wir eine unserer besten Aussichten auf Sgr. A * dank eines Wissenschaftlerteams, das eine Technik namens Interferometrie verwendet.
Als Sgr. Die starke Schwerkraft von A * zieht Gas und Staub auf sich zu, das Gas und der Staub wirbeln um das Loch. Irgendwie wird eine enorme Menge an Energie abgestrahlt, die Astronomen sehen können. Aber Astronomen sind sich nicht ganz sicher, was diese Energie freisetzt. Kommt es aus dem wirbelnden Material? Oder kommt es von Materialstrahlen, die aus dem Loch schießen?
"Die Quelle der Strahlung von Sgr A * wird seit Jahrzehnten diskutiert."
Michael Johnson vom Zentrum für Astrophysik | Harvard und Smithsonian (CfA)
„Die Quelle der Strahlung von Sgr A * wird seit Jahrzehnten diskutiert“, sagt Michael Johnson vom Center for Astrophysics | Harvard und Smithsonian (CfA). „Einige Modelle sagen voraus, dass die Strahlung von der Materialscheibe kommt, die vom Schwarzen Loch verschluckt wird, während andere sie einem Materialstrahl zuschreiben, der vom Schwarzen Loch wegschießt. Ohne eine schärfere Sicht auf das Schwarze Loch können wir keine der beiden Möglichkeiten ausschließen. "
Um Schwarze Löcher zu verstehen, müssen Astronomen klarer in die Region des Lochs sehen. Aber Ereignisse bei Sgr. A * werden durch klumpige Elektronenwolken zwischen uns und dem Zentrum der Galaxie verdeckt. Und diese Wolken verschwimmen und verzerren unseren Blick auf das Schwarze Loch.
Einem Team von Astronomen ist es gelungen, durch diese Elektronenwolken zu schauen, um klarer zu sehen, was bei Sgr los ist. EIN*. Das Team wird von geführt
Radboud University Doktorandin Sara Issaoun, und in Sgr zu sehen. In der Nachbarschaft von A * stützten sie sich auf eine Technik namens Very Long Baseline Interferometry (VLBI).
Das Ergebnis? Eines unserer bisher klarsten Bilder von dem, was am supermassiven Schwarzen Loch unserer Galaxie vor sich geht.
Interferometrie ist die Technik, bei der mehrere Teleskope zusammengeschnallt werden, um ein entferntes Objekt effektiver abzubilden. Je weiter die Bereiche voneinander entfernt sind, desto länger ist die Grundlinie und desto größer ist die effektive Apertur. Mit dem in dieser Forschung verwendeten VLBI überspannen die einzelnen Teleskope den Globus und bilden eine enorme Art virtuelles Teleskop.
Aber es gab andere Interferometer, und sie haben Sgr nicht gesehen. A * das klar. Das Team hinter dieser Studie machte einen weiteren Fortschritt in der Interferometrie. Sie rüsteten das leistungsstarke ALMA (Atacama Large Millimeter Array) in Chile mit einer neuen Elektronik aus, die als Phasensystem bezeichnet wird. Dadurch konnte ALMA, das bereits ein Interferometer ist, einem Netzwerk von 12 anderen Teleskopen namens GMVA (Global 3mm VLBI Array) beitreten. Wie der Name schon sagt, ist GMVA bereits ein Very Long Baseline Interferometer. Wenn Sie also mit ALMA GMVA beitreten, entsteht eine Art Super-VLBI.
"... wir betrachten dieses Biest von einem ganz besonderen Standpunkt aus."
Heino Falcke, Professor für Radioastronomie an der Radboud University.
„ALMA selbst ist eine Sammlung von mehr als 50 Radiogerichten. Die Magie des neuen ALMA-Phasensystems besteht darin, dass alle diese Schalen als ein einziges Teleskop fungieren können, das die Empfindlichkeit einer einzelnen Schale mit einem Durchmesser von mehr als 75 Metern aufweist. Diese Sensibilität und seine Lage hoch in den Anden machen es perfekt für diese Sgr A * -Studie “, sagt Shep Doeleman von der CfA, der Principal Investigator des ALMA Phasing Project war.
„Der Durchbruch bei der Bildqualität war auf zwei Faktoren zurückzuführen“, erklärt Lindy Blackburn, Radioastronom bei der CfA. "Durch Beobachtung bei hohen Frequenzen war die Bildverfälschung durch interstellares Material weniger signifikant, und durch Hinzufügen von ALMA haben wir das Auflösungsvermögen unseres Instruments verdoppelt."
Was haben Wissenschaftler aus dieser Innovation gelernt? Wie haben diese überlegenen Bilder ihnen geholfen, unser supermassereiches Schwarzes Loch, Sgr. EIN*?
Die neuen Bilder zeigen, dass die Strahlung von Sgr A * eine symmetrische Morphologie aufweist und kleiner als erwartet ist - sie erstreckt sich nur über 300 Millionstel Grad. „Dies könnte darauf hinweisen, dass die Funkemission in einer Scheibe aus infallierendem Gas und nicht in einem Funkstrahl erzeugt wird“, erklärt Issaoun, der Computersimulationen anhand der Bilder testete. „Dies würde Sgr A * jedoch zu einer Ausnahme im Vergleich zu anderen funkemittierenden Schwarzen Löchern machen. Die Alternative könnte sein, dass der Funkjet fast direkt auf uns zeigt. “
Es gibt viele Debatten über die von Sgr. A * und ob es sich um wirbelndes, erhitztes Material in der Akkretionsscheibe oder um Materialstrahlen handelt, die vom Loch weg gerichtet sind. Es könnte von unserem Standpunkt abhängen.
Issaouns Betreuer ist Heino Falcke, Professor für Radioastronomie an der Radboud University. Falcke war von diesem Ergebnis überrascht, und letztes Jahr hätte Falcke dieses neue Jet-Modell für unplausibel gehalten. Kürzlich kam eine andere Gruppe von Forschern zu einem ähnlichen Ergebnis, indem sie das Very Large Telescope Interferometer von ESO für optische Teleskope und eine unabhängige Technik verwendeten. "Vielleicht stimmt das ja", schließt Falcke, "und wir betrachten dieses Tier aus einem ganz besonderen Blickwinkel."
Astronomen sind mit Sgr. A * noch. Sie planen, das supermassereiche Schwarze Loch immer besser zu sehen. „Die ersten Beobachtungen von Sgr A * bei 86 GHz stammen aus der Zeit vor 26 Jahren mit nur einer Handvoll Teleskopen. Im Laufe der Jahre hat sich die Qualität der Daten stetig verbessert, da immer mehr Teleskope angeschlossen werden “, sagt J. Anton Zensus, Direktor des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie.
Als nächstes kommt das Event Horizon Telescope.
Das EHT ist eine internationale Zusammenarbeit zur Untersuchung der unmittelbaren Umgebung eines Schwarzen Lochs. Es ist kein einziges Teleskop, sondern ein weltweit verbundenes System von Radioteleskopen, die alle mithilfe von Interferometrie zusammenarbeiten. Durch Messen der elektromagnetischen Energie aus der Region um das Schwarze Loch mit mehreren Funkschalen an mehreren Orten können einige der Eigenschaften der Quelle abgeleitet werden.
Astronomen verbrachten vier Jahre damit, mit dem EHT das supermassereiche Schwarze Loch Sgr zu untersuchen. Dieser Zeitraum endete im April 2017, aber ein Team von 200 Wissenschaftlern und Ingenieuren arbeitet noch an den Daten. Bisher haben sie nur ein Computermodellbild von dem veröffentlicht, was sie sehen möchten.
Michael Johnson ist optimistisch. "Wenn ALMA den gleichen Erfolg beim Beitritt zum Event Horizon Telescope bei noch höheren Frequenzen hat, zeigen diese neuen Ergebnisse, dass die interstellare Streuung uns nicht davon abhält, bis zum Ereignishorizont des Schwarzen Lochs zu blicken."
Die Ergebnisse des Teams wurden im Astrophysical Journal veröffentlicht.
Quellen:
- Pressemitteilung: Den Schleier auf dem Schwarzen Loch im Herzen unserer Galaxie lüften
- Forschungsbericht: Größe, Form und Streuung von Schütze A * bei 86 GHz: Erster VLBI mit ALMA
- Space Magazine: So könnten die ersten Bilder vom Ereignishorizont aussehen
- Wikipedia-Eintrag: Schütze A *
- ALMA-Observatorium
