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Astronomie Die lange Geschichte hinter dem ersten Bild vom Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße

Das "Event Horizon Telescope" ausgerichtet gen Nachthimmel – auf das Zentrum der Milchstraße
Das erste Bild von Sagittarius A*, dem Schwarzen Loch im Zentrum unser Galaxie, wurde durch die Beobachtungen mit dem "Event Horizon Telescope" (EHT) ermöglicht, einem Zusammenschluss von acht Radio-Sternwarten auf vier Kontinenten zu einer Art Superteleskop
Fotolizenz: CC BY 4.0
© ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org), EHT Collaboration
Nun hat das Massemonster ein Gesicht. Ein internationales Team aus mehr als 300 Astronominnen und Astrophysikern hat das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße mit dem Event Horizon Telescope "fotografiert".

Die neuen Bilder sind der letzte spektakuläre Erfolg in einer jahrzehntelangen Jagd auf das kosmische Schwergewicht, um das die Milliarden Sonnensysteme unserer Galaxie rotieren. Ihren Anfang hat die Spurensuche in den 1930er Jahren. Damals untersuchte der US-amerikanische Radioingenieur Karl Jansky im Auftrag der Bell Telephone Laboratories Störsignale im Kurzwellenband, einem Frequenzbereich, in dem die Firma Gespräche über den Atlantik schicken wollte. Als Jansky mit seiner selbstgebauten Richtantenne den Himmel abfuhr, entdeckte er aus der Richtung des Sternbilds Schütze, auch Sagittarius genannt, ein auffälliges Rauschen. Heute wissen wir, dass dort das Zentrum der Milchstraße liegt. Von einem Schwarzen Loch war damals noch keine Rede.

Per Zoom in das Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie

Diese Videosequenz der Europäischen Südsternwarte (ESO) zoomt auf das schwarze Loch (Sgr A*) im Zentrum unserer Galaxie: "Die verschiedenen Beobachtungen, die hier verwendet werden, wurden zu unterschiedlichen Zeiten, von mehreren Teams und mit diversen Einrichtungen aufgenommen und zum Zweck des Zoomeffekts zusammengefügt. Die Bilder reichen von den sichtbaren Wellenlängen am Anfang bis zum Infrarot, wobei das letzte Bild im Radiowellenbereich aufgenommen wurde."

In den 1950er Jahren identifizierten Astronomen mehr und mehr mysteriöse Radioquellen am Himmel. Bald stellte sich heraus, dass diese quasi-stellaren Objekte, kurz Quasare genannt, Millionen, ja Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt waren. Sie saßen jeweils mitten in einer Galaxie. Da sie trotzdem so hell strahlten, mussten gigantische Energiequellen dahinter stecken. Was konnte das sein? Es setzte sich die Erklärung durch, dass Schwarze Löcher die Quasare antreiben: Mit der Masse von Millionen Sonnen ziehen sie Materie an, zwingen sie auf eine Kreisbahn um sich, wobei sie fürchterlich heiß wird und leuchtet. Schließlich schluckt der Schwerkraftschlund das herumwirbelnde Gas, wobei unvorstellbare Energiemengen frei werden.

Dichter interstellarer Staub verhüllt die galaktische Mitte

Nun lag die Frage nahe: Lauert im Zentrum unserer Galaxie ebenfalls ein Schwarzes Loch? Immerhin leuchtet dort eine Radioquelle, wenn auch viel schwächer als bei Quasaren. Die einfachste Möglichkeit, eine Antwort zu finden, ist es, die Bahnen von Sternen und heißen Gaswolken zu verfolgen, die um das galaktische Zentrum kreisen. Die würden die Existenz eines kompakten supermassiven Objekts offenbaren. Dummerweise verhüllt dichter interstellarer Staub die galaktische Mitte. Und der schluckt sichtbares Licht. Die Forschenden mussten deshalb auf Infrarotlicht ausweichen und lange belichten. Was es wiederum erschwerte, scharfe Aufnahmen zu erhalten, da Turbulenzen der Erdatmosphäre stören.

In den 1990er Jahren gelang es zwei Arbeitsgruppen, die Hindernisse zu überwinden: Ein Team um Reinhard Genzel vom Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik in München nutzte Teleskope des European Southern Observatory (ESO) in Chile, Andrea Ghez von der Universität von Kalifornien in Los Angeles richtete die Geräte des Keck Observatoriums in Hawaii auf den Himmel.

Sagittarius A*, kurz Sgr A*

Dank ihrer ausgefeilten Technik gelangen beiden Forschungsgruppen spektakuläre Beobachtungen rund um die Radioquelle, die in Forscherkreisen den Namen Sagittarius A*, kurz Sgr A*; trägt: Sie wurden Zeuge, dass das zentrale Schwergewicht eine Gaswolke auseinander riss, dass Materie aufblitzte in dem Moment, in dem sie im Moloch verschwand. Und sie konnten die Bahnen mehrerer Einzelsterne verfolgen. Der Stern S2 etwa braucht lediglich 16 Jahren für einen Umlauf um Sgr A*. Er kommt dem Zentrum bis auf 17 Lichtstunden nahe, das entspricht dem Vierfachen des Abstands von Neptun zur Sonne. S2 ist dabei mit 5000 km pro Sekunde unterwegs.

Interview mit Reinhard Genzel

Reinhard Genzel, Astrophysiker und Direktor am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, 2020 im Interview über die Studie seines Teams zu den Bewegungen von Sternen rund um das schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße. Das nun veröffentlichte Bild nannte Genzel im Interview der Max-Planck-Gesellschaft jüngst "eine wunderbare Bestätigung unserer ultrapräzisen Beobachtungen im infraroten Licht".

2021 konnten die Forschenden um Reinhard Genzel noch näher an Sgr A* heranzoomen und den schwach leuchtenden Stern S29 einfangen. Er raste im Mai des Jahres mit 8740 km pro Sekunde in nur 13 Milliarden Kilometer Entfernung (etwa 90 Mal die Distanz Sonne -Erde) vom Schwarzen Loch durchs All.

Das Verhalten der Sterne, das Wirbeln der Gasströme passten perfekt zur These, dass in der Mitte der Milchstraße ein Schwarzes Loch sitzt, Zweifel an dessen Existenz schwanden. Aus den Messdaten konnten die Astronomen und Astronominnen einen ziemlich präzisen Steckbrief des Schwerkraftchampions erstellen: Er hat eine Masse von 4,3 Millionen Sonnen, sein Durchmesser beträgt rund 44 Millionen Kilometer und er ist 269096 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Andrea Ghez und Reinhard Genzel erhielten 2020 für ihre Arbeiten den Physik-Nobelpreis. Gut möglich, dass in einigen Jahren auch dem Team des Event Horizon Telescopes diese Ehre widerfährt.


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