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Die Galaxie, der Strahl und ein berühmtes Schwarzes Loch

Der Himmelsausschnitt zeigt eine Galaxie mit markantem Strahl. Nach rechts ist ein Bildeinschub, der die Galaxie vergrößert zeigt, darunter ist ein Bildausschnitt mit dem Schwarzen Loch im Zentrum.

Bildcredit: NASA, JPL-Caltech, Arbeitsgruppe Event Horizon Telescope

Die helle, elliptische Galaxie Messier 87 (M87) ist die Heimat des massereichen Schwarzen Lochs, von dem das Event Horizon Telescope im Jahr 2017 das erste Bild Schwarzen Lochs aufgenommen hat. Es liegt im Virgo-Galaxienhaufen mit einer Entfernung von ungefähr 55 Millionen Lichtjahren.

M87 erscheint hier im Infrarotbild, das das Spitzer Space Telescope aufgenommen hat, in blauem Schimmer. Obwohl M87 fast detailarm und wolkenähnlich aussieht, zeigt das Spitzer-Bild dennoch Details der relativistischen Ausbrüche, die aus der Zentralregion der Galaxie ausströmen. Im Ausschnitt rechts oben messen diese Ausbrüche Tausende Lichtjahre. Der hellere Ausbruch rechts bewegt sich auf uns zu und liegt in unserer Sichtachse. Auf der gegenüberliegenden Seite wird durch den Schock, der vom nicht sichtbaren, sich entfernenden Ausbruch hervorgerufen wird, ein schwächer leuchtender Arm aus Material beleuchtet.

Der Ausschnitt rechts unten zweit das historische Bild des Schwarzen Loches im Zentrum der riesigen Galaxie zwischen den relativistischen Ausbrüchen. Im Spitzer-Bild ist das massereiche Schwarze Loch, das von hereinstürzendem Material umgeben ist, zu wenig aufgelöst, aber dennoch die treibende Kraft hinter den relativistischen Ausbrüchen aus dem Zentrum der aktiven Galaxie M87.

Das Event Horizon Telescope-Bild der Galaxie M87 wurde bearbeitet, um einen schärferen Blick auf das berühmte massereiche Schwarzen Loch zu gewähren.

Unentrinnbar: Woche der Schwarzen Löcher bei der NASA!

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Visualisierung: Akkretionsscheibe eines Schwarzen Lochs

Visualisierungs-Credit: Goddard-Raumfahrtzentrum der NASA, Jeremy Schnittman

Wie würde es aussehen, wenn man um ein Schwarzes Loch kreist? Wenn das Schwarze Loch von einer sich drehenden Scheibe aus leuchtendem und sich anhäufendem Gas umgeben wäre, würde die Gravitation des Schwarzen Lochs das Licht, das die Scheibe ausschickt, ablenken und es sehr ungewöhnlich aussehen lassen.

Das heutige animierte Video zeigt eine Visualisierung davon. Es beginnt bei dir, dem beobachtenden Menschen auf der Erde, der von knapp oberhalb der Ebene der Akkretionsscheibe zum Schwarzen Loch zurückblickt. Das Schwarze Loch in der Mitte ist von einem dünnen, kreisförmigen Bild der herumliegenden Scheibe umgeben, das die Region der Photonsphäre markiert – innerhalb liegt der Ereignishorizont des Schwarzen Lochs.

Am linken Rand schauen Teile des Bildes der Scheibe heller aus, weil sie sich auf dich zubewegen. Im Verlauf des Videos fliegst Du über das Schwarze Loch und schaust es dir von oben an, fliegst durch die Scheibe auf der anderen Seite und kehrst zu deinem ursprünglichen Standort zurück.

Die Akkretionsscheibe verursacht ungewöhnliche Verzerrungen, erscheint aber nie flach. Visualisierungen wie diese hier sind heutzutage besonders relevant, da Schwarze Löcher vom Event Horizon Telescope in noch nie dagewesenem Detail aufgenommen werden.

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Wirbelndes Magnetfeld um das zentrale Schwarze Loch der Galaxis

Vor einem schwarzen Hintergrund leuchtet eine Spiralstruktur aus Fäden, die von innen nach außen verlaufen. Die Fäden sind in einen orangefarbenen Hintergrund gebettet.

Bildcredit: EHT-Zusammenarbeit

Was geschieht um das große Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie? Es saugt Materie aus einer wirbelnden Scheibe an – einer Scheibe, die magnetisiert ist, wie jetzt bestätigt wurde. Vor kurzem wurde beobachtet, dass die Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs polarisiertes Licht aussendet, eine Strahlung, die häufig mit einer magnetisierten Quelle in Verbindung gebracht wird.

Das Bild zeigt eine Nahaufnahme von Sgr A*, dem zentralen Schwarzen Loch unserer Galaxie, die von Radioteleskopen aus aller Welt aufgenommen wurde, die am Event Horizon Telescope (EHT) Verbund beteiligt sind. Überlagert wird sie von gekrümmten Linien, die polarisiertes Licht anzeigen, das wahrscheinlich von wirbelndem, magnetisiertem Gas emittiert wird, das bald in das Schwarze Loch mit einer Masse von mehr als 4 Millionen Sonnenmassen stürzen wird.

Der zentrale Teil dieses Bildes ist wahrscheinlich dunkel, weil zwischen uns und dem dunklen Ereignishorizont des Schwarzen Lochs nur wenig Gas zu sehen ist, welches auch Licht aussendet. Die fortgesetzte Beobachtung von Sgr A* und des zentralen Schwarzen Lochs der Galaxie M87 mit dem EHT könnte neue Erkenntnisse über die Schwerkraft Schwarzer Löcher und die Entstehung von Scheiben und Jets durch einfallende Materie liefern.

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Galaxien im Virgohaufen

Unten in der Mitte leuchtet die größte Galaxie im Bild, auf der linken Seite verläuft eine Kette aus Galaxien, die oberen beiden sind besonders auffällig.

Bildcredit und Bildrechte: Abdullah Alharbi

Die Galaxien des Virgohaufens sind über dieses fast 4 Grad weite Teleskopfeld verteilt. Der Virgohaufen ist etwa 50 Millionen Lichtjahre entfernt. Er ist der nächstgelegene große Galaxienhaufen unserer Lokalen Gruppe.

Markant sind hier Virgos helle elliptische Galaxien des Messier-Katalogs. Unten in der Mitte befindet sich M87, links oben M84 (oben) und M86 (unten). M84 und M86 gehören zu Markarians Kette, einer visuell auffälligen Reihe an Galaxien auf der linken Seite. Etwa in der Mitte dieser Kette leuchtet das reizende wechselwirkende Galaxienpaar NGC 4438 und NGC 4435. Die beiden werden manche als Markarians Augen bezeichnet.

Die auffällig große elliptische Galaxie M87 im Virgohaufen enthält ein sehr massereiches schwarzes Loch. Es war das erste schwarze Loch, das je vom Planeten Erde aus mit dem Ereignis-Horizont-Teleskop aufgenommen wurde.

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Die Galaxie, der Jet und ein berühmtes Schwarzes Loch

In ein Bild der elliptischen Galaxie M87 sind rechts zwei Bildeinschübe in weißen Kästen: Oben ein Bild des Infrarot-Teleskops Spitzer, darunter ein Bild des Event Horizon Telescope.

Bildcredit: NASA, JPL-Caltech, Ereignis-Horizont-Teleskop Arbeitsgemeinschaft

Die helle elliptische Galaxie Messier 87 (M87) enthält ein sehr massereiches Schwarzes Loch, das 2017 vom Ereignis-Horizont-Teleskop auf der Erde aufgenommen wurde. Es war das erste Bild eines Schwarzen Lochs, das je gemacht wurde. M87 ist die große Galaxie im riesigen Virgo-Galaxienhaufen, der etwa 55 Millionen Lichtjahre entfernt ist. Sie ist auf diesem Infrarotbild des Weltraumteleskops Spitzer in blauen Farbtönen abgebildet.

Auf dem Bild von Spitzer erscheint M87 großteils strukturlos und wolkig, doch es zeigt Details der relativistischen Strahlen, die aus der Zentralregion der Galaxie schießen. Der Einschub rechts oben zeigt die Strahlen, sie sind Tausende Lichtjahre lang. Der hellere Strahl rechts läuft auf uns zu und liegt nahe an unserer Sichtlinie. Der an sich unsichtbare, von uns weggerichtete Strahl erzeugt die Erschütterung gegenüber und bildet einen schwächeren Materiebogen.

Der Einschub rechts unten zeigt das historische Bild eines Schwarzen Lochs im Zentrum der riesigen Galaxie und der relativistischen Strahlen. Das Bild von Spitzer löst das sehr massereiche Schwarze Loch nicht auf. Es ist von einfallender Materie umgeben und die Quelle der gewaltigen Energie, welche die relativistischen Strahlen aus dem Zentrum der aktiven Galaxie M87 schießen lässt.

Das Bild des Ereignis-Horizont-Teleskops von M87 wurde inzwischen verbessert, es zeigt nun eine schärfere Ansicht des berühmten massereichen Schwarzen Lochs.

Bei der NASA ist Woche der Schwarzen Löcher
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Die merkwürdige Sterneninsel Centaurus A

Die Galaxie Zentaurus A leuchtet in der Mitte dieses Sternenfeldes, davor verläuft ein dunkles Staubband. Nach links oben strömt ein roter Strahl.

Bildcredit und Bildrechte: Marco Lorenzi, Angus Lau und Tommy Tse; Text: Natalia Lewandowska (SUNY Oswego)

Galaxien sind faszinierend. In Galaxien werden gewaltige Ansammlungen von Sternen, Staub, interstellarem Gas, Sternüberresten und Dunkler Materie allein durch Gravitation zusammengehalten.

Hier ist die fünfthellste Galaxie am Himmel abgebildet. Sie ist besser bekannt als Centaurus A, etwa 12 Millionen Lichtjahre entfernt und als NGC 5128 katalogisiert. Die verkrümmte Form von Cen A entstand durch die Verschmelzung einer elliptischen und einer spiralförmigen Galaxie.

Cen A hat einen aktiven galaktischen Kern, dessen Zentrum ein sehr massereiches Schwarzes Loch enthält. Es besitzt etwa 55 Millionen Sonnenmassen. Dieses zentrale Schwarze Lich stößt einen schnellen Strahl aus, der in Radio- und Röntgenlicht sichtbar ist. Fasern des Strahls zeigen in Rot nach links oben.

Neue Beobachtungen des Ereignis-Horizont-Teleskops zeigten eine Aufhellung des Strahls, die nur an seinen Rändern stattfand. Die Gründe dafür sind derzeit unbekannt und an werden aktiv erforscht.

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EHT zeigt das Schwarze Loch in der Milchstraße

Das Event Horizon Telescope (EHT) zeigt ein Bild vom Schwarzen Loch Sgr A* in unserer Milchstraße, es befindet sich im Sternbild Schütze.

Bildcredit: Röntgen – NASA/CXC/SAO, Infrarot – NASA/HST/STScI; Einschub: Radio – Arbeitsgruppe Event Horizon Telescope

Ein Schwarzes Loch haust im Zentrum der Milchstraße. Es wurde beobachtet, dass Sterne um ein sehr massereiches, kompaktes Objekt kreisen, das als Sgr A* (gesprochen: „Sagittarius A Stern„) bezeichnet wird. Doch dieses soeben veröffentlichte Radiobild (Einschub) des auf der Erde stationierten Event Horizon Telescope (EHT) ist der erste direkte Nachweis des zentralen Schwarzen Lochs in der Milchstraße.

Wie von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt, krümmt die starke Gravitation des vier Millionen Sonnenmassen schweren Schwarzen Lochs das Licht und erzeugt einen schattenartigen dunklen Zentralbereich. Dieser ist von einer hellen, ringähnlichen Struktur umgeben.

Begleitende Beobachtungen mit Weltraumteleskopen und Observatorien auf der Erde bieten einen umfassenderen Blick auf die dynamische Umgebung des galaktischen Zentrums und zeigen das Bild des Schwarzen Lochs vom Event Horizon Telescope im Kontext. Das Hauptbild entstand aus Röntgendaten von Chandra sowie Infrarotdaten von Hubble.

Das große Bild ist etwa 7 Lichtjahre breit, der kleine Bildeinschub vom Event Horizon Telescope umfasst nur 10 Lichtminuten im Zentrum unserer Galaxis, das etwa 27.000 Lichtjahre entfernt ist.

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Erstes Bild vom Horizont eines Schwarzen Lochs

Das Event Horizon Telescope EHT zeigt erstmals den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie M87

Bildcredit: Event Horizon Telescope Arbeitsgemeinschaft

Beschreibung: Wie sieht ein Schwarzes Loch aus? Um das herauszufinden koordinierten Radioteleskope auf der ganzen Welt Beobachtungen von Schwarzen Löchern mit den größten bekannten Ereignishorizonten am Himmel. Schwarze Löcher sind zwar einfach nur schwarz, doch die riesigen Attraktoren sind von leuchtendem Gas umgeben.

Dieses erste Bild zeigt den Bereich um das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M87 in einem Maßstab unterhalb des Ereignishorizonts. Die dunkle Region im Zentrum ist nicht der Ereignishorizont, sondern der Schatten des Schwarzen Lochs – die zentrale Region des leuchtenden Gases, das durch die Gravitation des zentralen Schwarzen Lochs verdunkelt wird. Die Größe und Form des Schattens wird durch helles Gas in der Nähe des Ereignishorizonts, durch stark ablenkende Gravitationslinsen und durch die Rotation des Schwarzen Lochs bestimmt.

Mit der Auflösung des Schattens dieses Schwarzen Lochs zeigte das Event Horizon Telescope (EHT), dass die einsteinsche Gravitation auch in extremen Regionen funktioniert und dass sich im Zentrum von M87 ein rotierendes Schwarzes Loch mit etwa 6 Milliarden Sonnenmassen befindet.

Seit der Veröffentlichung dieses Bildes im Jahr 2019 wurde das EHT um mehrere Teleskope erweitert, es beobachtet mehr Schwarze Löcher, erfasst polarisiertes Licht und versucht derzeit, die unmittelbare Umgebung des Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Milchstraße zu beobachten.

Jetzt ist Woche der Schwarzen Löcher
Neue EHT-Ergebnisse werden am Donnerstag nächste Woche veröffentlicht

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