Erstes Bild eines Schwarzen Lochs
2019 Galaxie M87, beobachtet von acht Radioteleskopen auf der Welt (darunter ALMA in Chile)
Kurz gesagt
Ein Schwarzes Loch hat eine so starke Schwerkraft, dass nicht einmal das Licht entkommen kann, deshalb kann man es nicht direkt sehen. Indem sie acht über die Welt verteilte Radioteleskope verbanden, erhielten die Wissenschaftler des Event Horizon Telescope das Äquivalent eines Teleskops, das fast so groß ist wie die Erde. Am 10. April 2019 zeigten sie das erste Bild des Schattens eines Schwarzen Lochs, umgeben von einem leuchtenden Ring. Es liegt im Zentrum der Galaxie M87, etwa 55 Millionen Lichtjahre entfernt, und hat eine Masse von 6,5 Milliarden Sonnen.
Warum das wichtig ist Es hat mit einem echten Bild bestätigt, was die Relativitätstheorie von Einstein vorhergesagt hatte.
Quelle: ESO, „Astronomers Capture First Image of a Black Hole“ (Pressemitteilung eso1907)

Lernblatt etwa 4 Minuten Lesezeit
Die Geschichte
Ein so schwerer Stern
Ein Schwarzes Loch ist eines der seltsamsten Objekte des Universums. Es entsteht gewöhnlich, wenn ein Stern, der viel größer ist als die Sonne, seinen Brennstoff aufgebraucht hat und in sich zusammenstürzt: Seine ganze Materie konzentriert sich auf einen winzigen Raum. Die Schwerkraft, also die Kraft, die die Dinge anzieht, wird so stark, dass nichts, nicht einmal das Licht, mehr entkommen kann. Deshalb sieht man es nicht: Es ist „schwarz“. Seine Grenze heißt „Ereignishorizont“: Wer ihn überschreitet, kann nicht mehr zurück.
Die Idee geht auf Einstein zurück. Im Jahr 1915 veröffentlichte er die allgemeine Relativitätstheorie, nach der die Schwerkraft eine Krümmung von Raum und Zeit ist. Wenige Monate später fand der deutsche Astronom Karl Schwarzschild, der sich im Ersten Weltkrieg an der Front befand, eine Lösung seiner Gleichungen, die genau ein solches Objekt beschrieb. Einstein selbst glaubte aber nicht, dass es wirklich existieren könne. Der Name „Schwarzes Loch“ wurde 1967 vom amerikanischen Physiker John Wheeler berühmt gemacht.
Indirekte Beweise
Jahrzehntelang blieben die Schwarzen Löcher eine Hypothese. Dann begannen die Astronomen, ihre Spuren zu finden: Sterne, die um einen unsichtbaren Punkt kreisten, Gas, das in einen Wirbel fiel und sehr heiß wurde und Röntgenstrahlen aussandte, und sogar 2015 die Gravitationswellen, winzige Schwingungen des Raums, die durch die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher entstehen und von den LIGO-Instrumenten aufgefangen wurden. Es fehlte aber etwas: eines zu sehen.
Ein Teleskop so groß wie die Erde
Ein Schwarzes Loch zu fotografieren ist ein enormes Unterfangen. Auch die größten sind sehr weit entfernt und erscheinen von der Erde aus winzig, als wolle man eine Orange auf dem Mond sehen. Für ein so scharfes Bild bräuchte man ein Teleskop, so groß wie unser Planet. Die Wissenschaftler hatten eine Idee: Radioteleskope an sehr weit entfernten Orten miteinander zu verbinden und alle zusammen wie ein einziges Riesenteleskop arbeiten zu lassen. So entstand das Event Horizon Telescope, das „Ereignishorizont-Teleskop“.
Im April 2017 richteten acht Radioteleskope in Chile, auf Hawaii, in Arizona, in Mexiko, in Spanien und am Südpol einige Tage lang auf dasselbe Ziel: das Zentrum einer großen Galaxie namens M87, etwa fünfundfünfzig Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Die Teleskope zeichneten enorme Datenmengen auf, etwa fünf Petabyte, so viele, dass man sie nicht über das Internet schicken konnte: Sie wurden auf Hunderte von Festplatten geladen und mit Flugzeugen zu zwei Rechenzentren in den Vereinigten Staaten und in Deutschland gebracht. Zwei Jahre lang arbeiteten über zweihundert Wissenschaftler aus vielen Ländern an der Rekonstruktion des Bildes: unter ihnen eine junge Informatikerin, Katie Bouman, die berühmt wurde, als ein Foto von ihr neben den Festplatten im Web die Runde machte, auch wenn es Teamarbeit war, zu der viele Menschen beitrugen.
Das Bild
Am 10. April 2019 wurde in Pressekonferenzen in Brüssel, Washington, Tokio, Santiago und anderen Städten die erste Fotografie eines Schwarzen Lochs gezeigt: ein orangefarbener Ring aus verschwommenem Licht um einen schwarzen Fleck in der Mitte. Der Ring ist das Gas, das mit sehr hoher Geschwindigkeit um das Schwarze Loch kreist und sich erhitzt; die dunkle Zone ist sein Schatten. Das Schwarze Loch von M87 wiegt etwa sechseinhalb Milliarden Sonnen, und sein Horizont ist größer als das ganze Sonnensystem.
Im Jahr 2022 veröffentlichte dieselbe Gruppe die Fotografie eines weiteren Schwarzen Lochs, das im Zentrum unserer Galaxie, der Milchstraße, namens Sagittarius A*, etwa siebenundzwanzigtausend Lichtjahre entfernt und mit einer Masse von etwa vier Millionen Sonnen. Auch hier ein leuchtender Ring um ein dunkles Zentrum.
Warum es geschah
Die Fotografie entstand aus einer hundert Jahre alten Theorie, der allgemeinen Relativitätstheorie, die die Existenz und das Aussehen der Schwarzen Löcher vorhergesagt hatte. Es brauchte aber neue Technologien: sehr empfindliche Radioteleskope, Atomuhren, die Daten ferner Orte synchronisieren können, Supercomputer und Algorithmen zur Rekonstruktion des Bildes.
Wichtig war auch die Zusammenarbeit: Kein Land hätte alles allein tun können. Die Idee, Teleskope auf der ganzen Welt zu vereinen, wurde vor allem von Wissenschaftlern wie Heino Falcke in den Niederlanden und Sheperd Doeleman in den Vereinigten Staaten vertreten.
Was sich veränderte
Das Bild von 2019 bestätigte, dass Einstein auch in einem Extremfall recht hatte: Die Form des Schattens entsprach der mit der Relativitätstheorie berechneten. Es eröffnete ein neues Forschungsfeld, in dem man nach Filmen der Schwarzen Löcher und ihren „Jets“ aus Materie sucht.
Schwarze Löcher sind keine „Staubsauger“, die alles verschlucken: Weit von ihnen entfernt zieht ein Schwarzes Loch die Dinge an wie jeder gewöhnliche Stern derselben Masse. Sie sind aber grundlegend, um zu verstehen, wie Galaxien entstehen und wachsen: Fast alle, auch unsere, haben ein riesiges im Zentrum.
Im Jahr 2020 wurde der Nobelpreis für Physik an Roger Penrose vergeben, weil er gezeigt hatte, dass Schwarze Löcher eine Folge der allgemeinen Relativitätstheorie sind, und an Reinhard Genzel und Andrea Ghez, weil sie das Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie entdeckt hatten.
Wichtige Menschen und Orte
Menschen
- Albert Einstein
- Deutscher Physiker (1879-1955): Mit der allgemeinen Relativitätstheorie (1915) sagte er die theoretischen Grundlagen der Schwarzen Löcher voraus.
- Karl Schwarzschild
- Deutscher Astronom (1873-1916): Er fand die erste Lösung der Einstein-Gleichungen, die ein Schwarzes Loch beschreibt.
- Heino Falcke
- Deutscher Astrophysiker (geboren 1966): Er schlug vor, den Schatten eines Schwarzen Lochs zu fotografieren.
- Sheperd Doeleman
- Amerikanischer Astrophysiker (geboren 1967): Er leitete das Event Horizon Telescope.
- Katie Bouman
- Amerikanische Informatikerin (geboren 1989): eine der Forscherinnen, die das Bild des Schwarzen Lochs rekonstruierten.
Orte
- Galaxie M87, im Sternbild Jungfrau
- Das 2019 fotografierte Schwarze Loch befindet sich im Zentrum dieser großen Galaxie, etwa 55 Millionen Lichtjahre entfernt.
- Atacama-Wüste, Chile
- Hier befindet sich ALMA, eines der Radioteleskope des Event Horizon Telescope.
Gut zu wissen
- Das Event Horizon Telescope nutzte Teleskope in Chile, auf Hawaii, in Arizona, Mexiko, Spanien und am Südpol.
- Die 2017 aufgezeichneten Daten umfassten etwa fünf Petabyte und wurden mit dem Flugzeug auf Hunderten von Festplatten transportiert.
- Das Schwarze Loch von M87 hat eine Masse von etwa 6,5 Milliarden Sonnenmassen.
- Das Wort „Schwarzes Loch“ wurde 1967 vom Physiker John Wheeler berühmt gemacht.
- Das Bild zeigt einen Ring aus orangefarbenem Licht: Es ist sehr heißes Gas, das um das Schwarze Loch kreist.
Zum Weiterlesen
- ESO, „Astronomers Capture First Image of a Black Hole“ (auf Englisch) eso.org
- Event Horizon Telescope, official website (auf Englisch) eventhorizontelescope.org
- Wikipedia, Artikel „Schwarzes Loch“ de.wikipedia.org
- Wikipedia, Artikel „Event Horizon Telescope“ de.wikipedia.org
Verwandte Ereignisse
- Spezielle Relativitätstheorie1905 · Das frühe 20. JahrhundertEinsteins Relativitätstheorie erklärt die Schwarzen Löcher.
- Galilei benutzt das Teleskop1609 · Frühe NeuzeitGalilei benutzte als Erster das Fernrohr, um den Himmel zu betrachten.
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- Newton veröffentlicht die Principia1687 · Frühe NeuzeitNewton hatte die Schwerkraft 1687 erklärt.
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