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Noch nie wurde ein Schwarzes Loch direkt abgelichtet. Ein Forscherteam versuchte dies und brachte vor Jahren acht miteinander verknüpfte Radioteleskope in Stellung. Diese befinden sich auf vier Kontinenten auf dem Globus verstreut, vom Südpol bis nach Hawaii. Jetzt sind erste Bilder eines Schwarzen Lochs, einem «Phantom des Universums» präsentiert worden.
Was ist ein Schwarzes Loch? Ein schwarzes Loch entstehen, wenn ein Stern am Ende seiner Lebenszeit als Supernova explodiert und unter der eigenen Schwerkraft zu einem Schwarzen Loch zusammenstürzt. Der übriggebliebene Kern kollabiert dabei zu einem unendlich kleinen und dichten Punkt. In Schwarzen Löchern ist die Masse von einigen bis mehreren Milliarden Sonnen auf einen Punkt komprimiert, der sogenannten Singularität. Durch die starke Gravitation kann aus dem Schwarzen Lochs weder Licht noch Materie entkommen.
Wie gross sind Schwarze Löcher? Der Aussenrand eines Schwarzen Lochs wird Ereignishorizont genannt, weil alles, was sich innerhalb des Lochs befindet, von aussen nicht zu beobachten ist. Der Ereignishorizont ist messbar. Die kleinste Ausdehnung ist nicht grösser als ein Atom – ihre Masse hingegen entspricht einem Berg. Grosse Schwarze Löcher in Zentren von Galaxien können mehrere Milliarden Sonnenmassen schwer sein und sich über Milliarden von Kilometern ausdehnen. Ein Schwarzes Loch mit der Masse der Erde wäre beispielsweise nur so gross wie eine Kirsche.
Welches Schwarze Loch haben die Wissenschaftler im Auge? Zum einen ist es das Schwarze Loch im Zentrum unserer Heimatgalaxie (Milchstrasse), Sagittarius A* mit über vier Millionen Sonnenmassen. Dadurch ist der Ereignishorizont von Sagittarius A* mit einem Durchmesser von mehr als 20 Millionen Kilometern von der Erde aus im Prinzip erkennbar. Zum anderen wollen Forscher das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie Messier 87 (M87) fotografieren. Dieses Phänomen befindet sich rund 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt und ist so schwer wie sieben Milliarden Sonnen. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die Licht in einem Jahr zurücklegt.
Warum wollen die Wissenschaftler Schwarze Löcher ablichten? Die Astronomen möchten klären, ob die Umgebung des Phänomens so aussieht wie erwartet. Tun sie es nicht, könnte dies auf eine Abweichung von physikalischen Theorien hindeuten. Zudem erlauben solche Beobachtungen einen Test der Einstein'schen Relativitätstheorie unter den extremsten Gravitationsbedingungen, die im Universum existieren.
Lassen sich Schwarze Löcher überhaupt fotografieren? Schwarze Löcher sind für Teleskope unsichtbar. Zeichnungen auf Grundlage der Allgemeinen Relativitätstheorie zeigen oft einen schwarzen Kreis mit einem strahlend hellen Ring. Die Innenseite dieses Rings markiert den Ereignishorizont. Er ist der Ort im Umkreis eines Schwarzen Lochs, von dem aus Licht entkommen kann. Somit wird nur der strahlend helle Ring um das Schwarze Loch fotografiert.
Wie funktionieren die in Stellung gebrachten Radioteleskope? Die zusammengeschlossenen Teleskope haben einen Durchmesser wie die Erde und erreicht eine Detailschärfe, mit welcher sich umgerechnet eine Zeitung von Berlin aus in New York noch lesen lassen würde. Die eingefangenen Daten werden vor Ort auf Festplatten gespeichert. Diese werden per Flugzeug zu zwei Zentralen gebracht. Dort fügen Supercomputer die Daten zu einem einzigen Bild zusammen.