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Aufnahme eines riesigen Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Galaxie

Schütze ist ein Bild eines schwarzen Lochs.  Der schwarze Teil in der Mitte ist das Schwarze Loch (der Ereignishorizont) und der Schatten, der das Schwarze Loch enthält, und der helle Teil des Rings beugt das Licht durch die Schwerkraft des Schwarzen Lochs.  Quelle: EHT
Schütze ist ein Bild eines schwarzen Lochs. Der schwarze Teil in der Mitte ist das Schwarze Loch (der Ereignishorizont) und der Schatten, der das Schwarze Loch enthält, und der helle Teil des Rings beugt das Licht durch die Schwerkraft des Schwarzen Lochs. Quelle: EHT

Am 12. Mai nahm ein gemeinsames internationales Forschungsteam Bilder des supermassiven Schwarzen Lochs (Sgr A*) auf, das sich im Zentrum der Milchstraße befindet. Das Forschungsteam hat mit dem Event Horizon Telescope (EHT), das acht Radioteleskope auf Basis einer globalen Zusammenarbeit verbindet, erfolgreich Schwarze Löcher beobachtet. Das Event Horizon Telescope (EHT) ist ein internationales Gemeinschaftsprojekt, das darauf abzielt, Bilder von Schwarzen Löchern aufzunehmen, die über die ganze Welt verstreute Radioteleskope verbinden, um ein virtuelles erdgroßes Teleskop und den Namen dieses virtuellen Teleskops zu schaffen. Der Ereignishorizont ist die Region, die das Innere und Äußere des Schwarzen Lochs verbindet.

Das Arc-Schwarze Loch ist nach M87 das zweite Schwarze Loch, das vom EHT-Team abgebildet wurde. Schütze: Das Schwarze Loch befindet sich im Zentrum der Milchstraße, etwa 27.000 Lichtjahre von der Erde entfernt und hat eine Masse von etwa 4 Millionen Sonnenmassen. Im Vergleich zum Schwarzen Loch M87 beträgt seine Entfernung vom Sonnensystem etwa 1/2000, was es zu einem starken Ziel für die Erforschung des Schwarzen Lochs macht. Es ist jedoch mehr als 1.500-mal kleiner als die Masse von M87, sodass sich die Gasströmung um das Schwarze Loch schnell ändert und das Bild unter starken Streueffekten leidet, was die Beobachtung im Vergleich zu M87 erschwert.

Schützebild eines Schwarzen Lochs, das in vier Gruppen unterteilt ist.  Die Forscher erstellten Tausende von Bildern von Arc mit Daten von den acht Radioteleskopen, aus denen das Event Horizon Telescope besteht.  Alle diese Videos wurden kombiniert, um das oben gezeigte repräsentative Video zu erstellen.  Jedes Bild wurde basierend auf der morphologischen Ähnlichkeit in 4 Gruppen eingeteilt.  Die drei Gruppen auf der linken Seite zeigen die Struktur des Rings, aber die Helligkeit um den Ring herum ist unterschiedlich.  Der vierte Satz besteht aus Bildern, die mit den Daten übereinstimmen, aber keine Schleifenstruktur zeigen.  Das Balkendiagramm am unteren Rand jedes Bildes zeigt den relativen Anteil der Bilder an, die zu jeder Gruppe gehören.  Die ersten drei Gruppen enthalten Tausende von Bildern, während die vierte und kleinste Gruppe nur Hunderte von Bildern enthält.  Das bedeutet, dass das Bild mit der toroidalen Struktur mehr Gewicht hat als das Bild der vierten Gruppe im endgültigen repräsentativen Bild.  Die Forscher erhielten das endgültige Bild der oberen Platte, indem sie den Durchschnitt der Bilder aus diesen vier Gruppen entsprechend ihrer relativen Gewichtung gewichteten.  Quelle: EHT
Schützebild eines Schwarzen Lochs, das in vier Gruppen unterteilt ist. Die Forscher erstellten Tausende von Bildern von Arc mit Daten von den acht Radioteleskopen, aus denen das Event Horizon Telescope besteht. Alle diese Videos wurden kombiniert, um das oben gezeigte repräsentative Video zu erstellen. Jedes Bild wurde basierend auf der morphologischen Ähnlichkeit in 4 Gruppen eingeteilt. Die drei Gruppen auf der linken Seite zeigen die Struktur des Rings, aber die Helligkeit um den Ring herum ist unterschiedlich. Der vierte Satz besteht aus Bildern, die mit den Daten übereinstimmen, aber keine Schleifenstruktur zeigen. Das Balkendiagramm am unteren Rand jedes Bildes zeigt den relativen Anteil der Bilder an, die zu jeder Gruppe gehören. Die ersten drei Gruppen enthalten Tausende von Bildern, während die vierte und kleinste Gruppe nur Hunderte von Bildern enthält. Das bedeutet, dass das Bild mit der toroidalen Struktur mehr Gewicht hat als das Bild der vierten Gruppe im endgültigen repräsentativen Bild. Die Forscher erhielten das endgültige Bild der oberen Platte, indem sie den Durchschnitt der Bilder aus diesen vier Gruppen entsprechend ihrer relativen Gewichtung gewichteten. Quelle: EHT

An dieser Studie nahmen mehr als 300 EHT-Forscher aus 80 Institutionen weltweit teil. Insbesondere für die groß angelegte Verarbeitung von Beobachtungsdaten von Schwarzen Löchern wurden Supercomputer verwendet, um die Daten zu analysieren und gleichzeitig eine große Menge von Schwarzlochbildern über einen Zeitraum von 5 Jahren zu reproduzieren und zu vergleichen. Nach Kalibrierung und Bildgebung fanden die Forscher eine ringförmige Struktur und Schatten des Schwarzen Lochs, eine zentrale dunkle Region.

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Als Folgestudie machten sich EHT-Forscher daran, eine Theorie zu entwickeln, um schwebende Strömungen um supermassereiche Schwarze Löcher zu analysieren. Damit wird es möglich sein, den Prozess der Entstehung und Entwicklung von Galaxien aufzuklären, und durch weitere Forschungen werden neue Ergebnisse erwartet, wie zum Beispiel eine sorgfältige Überprüfung der Allgemeinen Relativitätstheorie.

Was ist das EHT-Projekt?

Wenn Sie an ein „Schwarzes Loch“ denken, denken Sie an ein Schwarzes Loch. Niemand hat jemals persönlich ein Schwarzes Loch gesehen, und niemand hat jemals persönlich ein Schwarzes Loch gesehen. Auch Schwarze Löcher absorbieren Licht und können nicht direkt beobachtet werden. Die Bilder von Schwarzen Löchern, die wir in Videos und Artikeln gesehen haben, sind rein theoretisch.

Das Event Horizon Telescope (EHT) bedeutet übersetzt „Ereignishorizontteleskop“ und der „Ereignishorizont“ bedeutet eine breite Linie zwischen und innerhalb eines Schwarzen Lochs. Wenn Materie den Ereignishorizont verlässt und in ein Schwarzes Loch gesaugt wird, wird ein Teil davon als Energie freigesetzt; Wenn Sie also hochauflösende Überwachungsgeräte verwenden, können Sie den Rand des Ereignishorizonts sehen.

In der Nähe des Ereignishorizonts tritt aufgrund des starken Gravitationseinflusses ein Phänomen auf. Ein typisches Beispiel ist der Schatten eines Schwarzen Lochs. Materie, die sich dem Ereignishorizont der Scheibe um das Schwarze Loch nähert, dreht sich mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit um das Schwarze Loch und wird in das Schwarze Loch gezogen. Das starke Licht der in diesem Moment erzeugten Reibung lässt das Zifferblatt hell leuchten. Die Form dieser Scheibe wird durch die Anziehungskraft des Schwarzen Lochs verzerrt und gebogen. Denken Sie an das Schwarze Loch im Film Interstellar.

Quelle: © EHT
Quelle: © EHT

Für den Betrachter erscheint der sich zum Betrachter hinbewegende Rand dieser Drehscheibe heller als der am weitesten vom Betrachter entfernte Rand. Diese Beobachtungen von Phänomenen, die in der extremen Umgebung von Schwarzen Löchern auftreten, liefern starke Beweise für die allgemeine Relativitätstheorie und das Verständnis von supermassereichen Schwarzen Löchern. Für diese Notiz ist ein riesiger Bildschirm erforderlich. Also verbanden Radioastronomen von Global Village acht Radioteleskope zu einem und nutzten es als riesiges erdgroßes Teleskop. Seit 2018 wurden dem EHT-Beobachtungsnetz weitere Teleskope hinzugefügt, sodass sich die Gesamtzahl im Jahr 2020 auf 11 erhöht.

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Frühere internationale gemeinsame Forschungsleistungen des EHT

Ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie M87
Ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Galaxie M87

Der schwarze Teil in der Mitte ist der Schatten des Schwarzen Lochs, einschließlich des Ereignishorizonts, und der helle Teil des Rings wird durch das Gravitationslicht des Schwarzen Lochs gebogen. Der Teil, wo das Licht auf den Betrachter gerichtet ist, erscheint heller. Es wurde im April 2019 veröffentlicht.

Polarisiertes Bild eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie M87
Polarisiertes Bild eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie M87

Zeigt, wie die Randregion des Schwarzen Lochs polarisiert ist. Die leuchtenden Spirallinien in der Abbildung zeigen die Polarisationsrichtung in Bezug auf das Magnetfeld um das Schwarze Loch M87 an. Veröffentlicht März 2021.

Video von gleichzeitigen Beobachtungen mehrerer Wellenlängen vom Schwarzen Loch im Zentrum der Galaxie M87 bis hin zu Galaxien und Jets.
Produziert durch gleichzeitige Multiwellenlängenbeobachtungen des Schwarzen Lochs im M87-Zentrum von Galaxien und Jets

Dies ist ein Multi-Wellenlängen-Beobachtungsbild des Zentrums von M87 als supermassereiches Schwarzes Loch, das einen mächtigen Strahl durch ein sehr großes synchrones Beobachtungsnetzwerk mit Teleskopen von 19 astronomischen Observatorien ausstößt. Veröffentlicht im April 2021.

Der Schütze ist ein Schwarzes Loch im Zentrum unserer Galaxie
Der Schütze ist ein Schwarzes Loch im Zentrum unserer Galaxie

Durch Beobachtungen in den 7-mm- und 13-mm-Wellenlängenbändern des East Asian VLBI Observation Network (EAVN) wurde entdeckt, dass die Struktur des Schwarzen Lochs, das sich im Zentrum der Milchstraße befindet und der Erde am nächsten liegt, kreisförmig ist. Die Daten wurden im Februar 2022 veröffentlicht.

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