Am Mittwoch, dem 10. April 2019, veröffentlichte das Event Horizon Telescope (EHT) das erste Foto eines Schwarzen Lochs oder Schwarzen Lochs, genauer gesagt des Schwarzen Lochs im Zentrum der Spiralgalaxie M87, die etwa 53 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist.
Eine Erklärung, was Löcher sind und wie sie gebildet werden können, finden Sie hier und hier.
Kurz nachdem das Foto veröffentlicht wurde, dachten viele Leute, dass das Foto einem Donut, einem Sauronauge , einem Katzenauge ähnlich sei . Noch heute gibt es im Cyberspace viele Meme, die dasselbe sagen.
Also ist es wirklich ein Schwarzes Loch oder ein Katzenauge? Lass es uns herausfinden!
Kurz gesagt, wir können nicht. Weil Schwarze Löcher in keiner Form Energie emittieren oder reflektieren und nichts (sogar Licht) aus dem Schwarzen Loch austreten kann, um von der Erde erfasst zu werden. Die Existenz von Schwarzen Löchern kann jedoch durch den Einfluss ihres Gravitationsfeldes auf andere Himmelskörper nachgewiesen werden.
Das heißt, das Foto gestern war ein Scherz !
Eits, warte eine Minute. Springe nicht zu Schlussfolgerungen. Schwarze Löcher sind grundsätzlich unsichtbar . Wenn sich ein Objekt wie ein Stern jedoch nahe genug am Ereignishorizont des Schwarzen Lochs befindet, erfährt der Stern ein Gezeitenstörungsereignis . Es ist ein Phänomen, bei dem der Stern aufgrund der enormen Gezeitenkräfte zerstört wird.
Wenn das Material, aus dem der Stern besteht, in das Schwarze Loch fällt, bildet es eine sogenannte Akkretionsscheibe , oder ich nenne es lieber einen Ring des Schwarzen Lochs.
Die Materialien auf dem Ring der Schwarzen Löcher umkreisen ein Schwarzes Loch, bevor sie schließlich die Energie der Schwerkraft verlieren und essbares Schwarzes Loch fallen. Diese Materialien reiben aneinander, so dass die Temperatur steigt und elektromagnetische Wellen verschiedener Wellenlängen emittieren. Dadurch können wir schwarze Löcher visuell beobachten.
Lesen Sie auch: Wissenschaftliche Methoden und der Fall von CyanidkaffeeDas Event Horizon Telescope (EHT) ist ein internationales Projekt, das die Umgebung des supermassiven Schwarzen Lochs Schütze A * und des supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie M87 beobachten soll. Das EHT besteht aus 10 Radioteleskopen, die über mehrere Orte auf der Erde verteilt und miteinander verbunden sind, um ein virtuelles Teleskop von der Größe der Erde zu erstellen .
EHT verwendet die interferometrische Methode, um Bilder von Schwarzen Löchern zu erhalten. Alle entsprechenden Daten, die von jedem Teleskop erfasst werden, werden kombiniert, um ein Interferenzmuster zu erzeugen. Das Interferenzmuster enthält Informationen über das beobachtete Schwarze Loch.
Da die Anzahl der Teleskope, die Daten sammeln, immer noch relativ gering ist und nicht gleichmäßig über die Erdoberfläche verteilt ist, gibt es viele unbeobachtete Informationen. Aus diesem Grund hat EHT einen Algorithmus entwickelt, der die Informationslücken füllen kann.
Kurz gesagt, der Algorithmus funktioniert durch Interpolation und Extrapolation von Daten basierend auf Mustern, die aus den gesammelten Daten gebildet werden. Dann verarbeitet der Algorithmus die Daten zu einem Bild.
Es gibt jedoch viele mögliche Bilder, die der Algorithmus basierend auf den gesammelten Daten erzeugen kann. Dies liegt wiederum daran, dass die gesammelten Daten noch relativ klein sind. Wählen Sie daher eines (oder eine Gruppe) der besten Bilder aus, die vernünftiger aussehen. Sinnvoll ist hier, dass sich die Form des Bildes der von mathematischen Modellen vorhergesagten Form annähert.
So können wir also Schwarze Löcher fotografieren.
Es ist also kein Katzenauge-Foto, oder?
Yups . Aber um das Foto besser zu verstehen, müssen wir die Teile eines Schwarzen Lochs kennen.
Ein Schwarzes Loch ist kein Loch. Es ist ein Objekt mit einer unendlichen Dichte, das als Singularität bezeichnet wird . Es wird Singularität genannt, weil das Objekt nur ein Punkt im Raum ( ein einzelner Punkt im Raum ) ist, der kein Volumen hat.
Lesen Sie auch: Warum werden Teleskope auf Berggipfeln gebaut, nicht in einer flachen Wüste?Um die Singularität herum gibt es einen Bereich, der als Ereignishorizont bezeichnet wird . Dieser Bereich verleiht einem Schwarzen Loch die Eigenschaften eines Schwarzen Lochs. Dies geschieht, weil innerhalb des Ereignishorizonts das Gravitationsfeld eines Schwarzen Lochs sehr groß ist und selbst Licht seiner Gravitationskraft nicht entkommen kann. Deshalb sind schwarze Löcher schwarz. Der Radius des Ereignishorizonts wird als Schwarzschild-Radius bezeichnet .
Dann gibt es die Akkretionsscheibe oder den Schwarzlochring, die zuvor beschrieben wurden. Dieser Teil sendet viele elektromagnetische Wellen aus, damit wir schwarze Löcher fotografieren können. Der Ring des Schwarzen Lochs umkreist in einem bestimmten Abstand von der Singularität und wird als der innerste Radius der stabilen Kreisbahn (ISCO) bezeichnet . Für ein nicht rotierendes Schwarzes Loch beträgt der ISCO-Radius das Dreifache des Radius des Ereignishorizonts.
Eine andere ist die Photonenkugel , die etwa das 1,5-fache des Radius des Ereignishorizonts beträgt. Dies ist ein Bereich, in dem Photonen ein Schwarzes Loch umkreisen können! Stellen Sie sich vor, Sie wären in diesem Bereich und könnten die Rückseite Ihres eigenen Körpers sehen! Wie erstaunlich! (Aber versuch es nicht)
Schauen Sie sich nun noch einmal das Foto des Schwarzen Lochs (Schwarzes Loch) M87 an. Es gibt einen dunklen Teil in der Mitte und einen hellen Teil, der den dunklen Teil umgibt. Im dunklen Teil gibt es eine Singularität genau in der Mitte und dem Ereignishorizont, der sie umgibt, und der helle Teil ist ein Ring aus schwarzen Löchern und ein kleiner Teil der Photonenkugel .
Nun ist klar, dass das Foto wirklich ein Schwarzes Loch-Foto ist und kein Katzenauge, Sauronauge oder Donut.
Bleib neugierig, Jungs!
Referenz
- Event Horizon Telescope: Wissenschaft
- Schwarzes Loch
- Wie erfassen wir Schwarzlochbilder?
- Gezeitenstörungsereignis
