Weltraumforschung Forscher wollen Schwarzes Loch fotografieren

Astrophysiker auf der ganzen Welt fixieren mit Teleskopen den exakt gleichen Punkt im Weltraum. Ihr Ziel: ein Schwarzes Loch fotografieren.

Illustration: Farbige Punkte um ein schwarzes Loch

Bildlegende: Illustration eines galaktischen Staubsaugers: Nicht einmal Licht entkommt der Anziehungskraft eines Schwarzen Lochs. NASA, ESA, D. Coe, J. Anderson, R. van der Marel (STScI)

  • Astrophysiker auf der ganzen Welt wollen gemeinsam zum ersten Mal ein Schwarzes Loch fotografieren.
  • Das Experiment erfordert möglichst viele Teleskope, die möglichst weit über den Erdball verteilt sind.
  • Es gibt einige Stolpersteine: Das Schwarze Loch ist extrem weit weg; die Koordination der Teleskope und die Auswertung der Bilder sind komplex.

Rund um den Globus stehen Astrophysiker in den Kontrollhäuschen der grossen Radioteleskope und starren gebannt auf die Bildschirme. Sie wollen ein Schwarzes Loch fotografieren. Auch Michael Kramer, Direktor am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, ist am Versuch beteiligt.

«Es ist ein globales Experiment», sagt er. «Der Aufwand ist so gross, dass wir uns mit verschiedenen Kollegen auf der Welt zusammengeschlossen haben. Es ist schön zu sehen, dass Europäer, Amerikaner aber auch Kollegen in Japaner und Taiwan an einem Strang ziehen, um dieses Experiment durchzuziehen.»

Aus einem möglichst weiten Winkel fotografieren

Das Gross-Experiment findet in fünf ausgewählten Nächten statt, noch bis Mitte April. Dabei muss das Wetter passen: je weniger Wolken, desto besser. Denn Wasserdampf und Wolken schwächen die Strahlung ab, die die Physiker empfangen wollen. Teleskope wie das ALMA in den chilenischen Anden haben deshalb einen enormen Vorteil, weil sie auf 5000 Metern über Meer liegen. Sie sind das Herzstück des Versuches, ein Schwarzes Loch zu fotografieren.

«Das reicht aber immer noch nicht aus», meint Kramer. «Man muss gleichzeitig eine grosse Winkelauflösung haben. Dazu braucht man verschiedene Teleskope in verschieden grossen Abständen. Am besten so gross wie möglich, also verteilt auf der Erdoberfläche, damit man den ganzen Erddurchmesser hat.» Deshalb haben die Forscher auch ein Teleskop am Südpol mit einbezogen.

Bereits vor einem Jahr gab es schon einen Versuch, ein Schwarzes Loch zu fotografieren. Das Fachmagazin «Science» beschrieb das Resultat als «konturlose Kleckse» («featureless blobs»): ein Flop also.

Das soll diesmal anders sein. «Wir können schwächere Strukturen erkennen und wir können die Konturen genauer erkennen», sagt Kramer, «weil wir auch mehr Teleskope verteilt auf der Erde haben.»

Ein Schwarzes Loch hat noch niemand gesehen

Wenn alles klappt, wäre die Sensation perfekt. In der Theorie ist zwar klar, dass Schwarze Löcher existieren müssen. Es ist ein Ort im Universum, der alles verschluckt. Das Schwarze Loch zieht dabei wie ein galaktischer Staubsauger alles zu sich heran: Sternenstaub, Planeten und sogar das Licht. Ein solches, sehr grosses Schwarzes Loch wird im Zentrum der Milchstrasse vermutet.

«Wir wissen, dass Sterne um ein schweres Objekt kreisen», so Kramer. «Alle Schlüsse lassen zu, dass es sich um ein massives Schwarzes Loch handelt.» Aber den sogenannten Ereignishorizont – die Grenze, an der keine Informationen aus dem Schwarzen Loch nach aussen gelangen – hat noch kein Mensch gesehen.

Doch jetzt soll's klappen mit dem Beweis. «Das schaffen wir durch einen Trick», sagt Kramer. «Weil nämlich das Schwarze Loch im Zentrum Plasma, also Gas anzieht und verschluckt. Während das Plasma verschluckt wird, wird Energie frei. Diese Energie erzeugt helles Radiolicht. Was sie also sehen ist die Scheibe des Gases, wie es in das Schwarze Loch fällt, und davor ist der Schatten des Schwarzen Lochs.»

Komplizierte Auswertung

Noch ist das Experiment nicht geglückt – es kann noch viel schief gehen, denn die Koordination der Teleskope auf der ganzen Welt ist komplex.

«Alle diese Teleskope haben ihre eigenen Atomuhren, die ein hoch genaues Zeitsignal mit abspeichern, so dass man genau weiss, welches Foto an welchem Teleskop zu welcher Zeit angekommen ist und damit zu den Fotos der anderen Teleskope passt.»

Auch bei der Datenauswertung gibt es so manchen Stolperstein. Die Auswertung dauert deshalb wohl mindestens ein halbes Jahr, meint Kramer: «Es kann sein, dass sich ein Teleskop wegen Kontinentaldrift an einer anderen Position befindet, als in den Katalogen steht.»

Wie ein Tennisball auf dem Mond

Obwohl das Schwarze Loch eine riesige Masse besitzt, nämlich 4,2 Millionen Mal so viel wie unsere Sonne, ist es nur 17 Mal so gross wie diese. Dies, weil die Masse in einem Schwarzen Loch extrem zusammengedrückt wird. So hätte zum Beispiel die Masse unserer Sonne, umgerechnet in ein Schwarzes Loch, nur sechs Kilometer Durchmesser.

Das Schwarze Loch ist zwar 17 Mal grösser als unsere Sonne, aber extrem weit weg. Es ist deshalb so, wie wenn die Astronomen einen Tennisball auf dem Mond fotografieren wollten. Keine leichte Aufgabe.

Sendung: Radio SRF 2 Kultur, Kultur kompakt, 05.04.2014, 06:50 Uhr

Ausblicke ins Weltall

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Keystone