Materiebeobachtungen bestätigen die Existenz eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße

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Diese Visualisierung der Materie um das Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße auf der Grundlage der Simulationsdaten von Orbitalbewegungen von Gasen, die bei etwa 30% der Lichtgeschwindigkeit auf einer kreisförmigen Umlaufbahn um das Schwarze Loch herum wirbeln.
Copyright: ESO/Gravity Consortium/L. Calçada

Garching (Deutschland) – Mit dem hochsensiblen GRAVITY-Instrument der Europäischen Südsternwarte (ESO) haben Astronomen die seit langem bestehende Annahme, dass sich im Zentrum der Milchstraße ein supermassereiches Schwarzes Loch befindet, ein weiteres Mal bestätigt. Erstmals gelang den Wissenschaftlern damit die Beobachtung von Materie in der Nähe jenes Punktes um das Schwarze Loch, von dem es keine Rückkehr gibt – dem sog. Ereignishorizont.

– Bei der folgenden Meldung handelt es sich um eine Pressemitteilung der Europäischen Südsternwarte (ESO).

Die neuen Beobachtungen zeigen Verdichtungen aus Gas, die mit etwa 30% der Lichtgeschwindigkeit auf einer kreisförmigen Umlaufbahn am Rande des Ereignishorizonts herumrasen. Es handelt sich um die genauesten Beobachtungen von Material, das einem Schwarzen Loch so nahe kommt.

Das GRAVITY-Instrument der ESO am Interferometer des Very Large Telescope (VLT) wurde von Wissenschaftlern eines Konsortiums europäischer Institutionen, einschließlich der ESO, verwendet, um Ausbrüche von Infrarotstrahlung zu beobachten, die von der Akkretionsscheibe um Sagittarius A*, dem gewaltigen Objekt im Herzen der Milchstraße, kommen.

Die beobachteten Eruptionen liefern die lang erwartete Bestätigung, dass das Objekt im Zentrum unserer Galaxie, wie lange angenommen, ein supermassereiches Schwarzes Loch ist. Die Helligkeitsanstiege stammen von Material, das sehr nah am Ereignishorizont das Schwarze Loch umkreist. Dies sind die genauesten Beobachtungen, die bisher von Material gemacht wurden, das sich so nah an einem Schwarzen Loch befindet.

Während sich ein Teil der Materie der Akkretionsscheibe – der Gastorus der um Sagittarius A* mit relativistischen Geschwindigkeiten umher läuft  – auf einem sicheren Orbit um das Schwarze Loch befindet, ist alles, was ihm zu nahe kommt, dazu verdammt, über den Ereignishorizont gezogen zu werden. Der dem Schwarzen Loch am nächsten gelegene Punkt, den das Material umkreisen kann, ohne unwiederbringlich von der immensen Masse nach innen gezogen zu werden, wird als innerster stabiler Orbit bezeichnet. Von hier stammen die beobachteten Ausbrüche.

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„Es ist überwältigend, tatsächlich Zeuge zu sein, wie Material um ein massereiches Schwarzes Loch mit 30% der Lichtgeschwindigkeit umherläuft“, staunte Oliver Pfuhl, ein Wissenschaftler am MPE. „Die enorme Empfindlichkeit von GRAVITY hat es uns ermöglicht, die Akkretionsprozesse in Echtzeit in beispielloser Detailgenauigkeit zu beobachten.“

Diese Messungen waren nur dank internationaler Zusammenarbeit und modernster Instrumentierung möglich. Das Instrument GRAVITY, das diese Studie ermöglichte, kombiniert das Licht von vier Teleskopen des VLT der ESO zu einem virtuellen Superteleskop mit einem Durchmesser von 130 Metern und wurde bereits zuvor zur Erforschung von Sagittarius A* verwendet.

Zu Beginn dieses Jahres ermöglichten GRAVITY und SINFONI, ein weiteres VLT-Instrument, dem gleichen Team, den Vorbeiflug des Sterns S2 durch das extreme Gravitationsfeld bei Sagittarius A* genau zu vermessen. Zum ersten Mal wurden die Auswirkungen nachgewiesen, wie sie von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie für solch eine extreme Umgebung vorhergesagt wurden. Gleichzeitig wurde eine starke Infrarotstrahlung beobachtet (…GreWi berichtete).

„Wir haben S2 genau verfolgt, und natürlich lassen wir Sagittarius A* nie aus den Augen“, erklärte Pfuhl. „Während unserer Beobachtungen hatten wir das Glück, drei helle Ausbrüche um das Schwarze Loch herum zu bemerken – es war ein glücklicher Zufall!“

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Diese Emission, ausgelöst durch hochenergetische Elektronen in unmittelbarer Nähe des Schwarzen Lochs, war als drei markante helle Eruptionen sichtbar. Sie entspricht genau den theoretischen Vorhersagen für Hot Spots, die sich in der Nähe eines Schwarzen Lochs von vier Millionen Sonnenmassen bewegen [4]. Es wird angenommen, dass die Strahlung durch magnetische Wechselwirkungen im sehr heißen Gas im Orbit nahe Sagittarius A* verursacht wird.

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Reinhard Genzel vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) in Garching, Deutschland, der die Studie leitete, erklärte: „Das war schon immer eines unserer Traumprojekte, aber wir wagten nicht zu hoffen, dass es so bald verwirklicht werden würde.“ Unter Bezugnahme auf die seit langem bestehende Annahme, dass Sagittarius A* ein supermassereiches Schwarzes Loch ist, kam Genzel zu dem Schluss, dass „das Ergebnis eine überzeugende Bestätigung der Lehrmeinung ist, dass es sich um ein massereiches Schwarzes Loch handelt“.

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