Sgr A*

Neues Bild vom schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße wirft wichtige Frage auf

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Das schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße ähnelt auf Aufnahmen verblüffend dem größeren schwarzen Loch M87*. Das wirft eine wichtige Frage auf.

Frankfurt – Schwarze Löcher sind gewaltige und äußerst mysteriöse Himmelskörper – sie verschlucken alles, was ihnen zu nahe kommt und lassen nichts hinaus. Nicht einmal Licht – weshalb man schwarze Löcher selbst nicht sehen kann. Einem Zusammenschluss von Forschenden und Teleskopen ist es jedoch vor einigen Jahren gelungen, das direkte Umfeld von zwei schwarzen Löchern – inklusive deren „Schatten“ – aufzunehmen. Die Bilder des schwarzen Lochs M87* im Zentrum der Galaxie M87 und des schwarzen Lochs Sgr A* im Zentrum der Milchstraße gingen um die Welt.

Die Aufnahmen der beiden schwarzen Löcher sehen sich verblüffend ähnlich, obwohl Sgr A* mehr als tausendmal kleiner und weniger massereich ist als M87*. Das warf bei manchen Forschenden Fragen auf: Ähneln sich die beiden schwarzen Löcher auch in anderer Hinsicht? Das war die zentrale Frage, die ein Forschungsteam erneut ins Zentrum der Milchstraße blicken ließ – dieses Mal allerdings in polarisiertem Licht.

Ein neuer Blick auf das schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße, dieses Mal in polarisiertem Licht, das Magnetfelder sichtbar macht. Die eingeblendeten Linien markieren die Ausrichtung der Polarisation, die mit dem Magnetfeld um den Schatten des schwarzen Lochs zusammenhängt.
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Ein neuer Blick auf das schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße, dieses Mal in polarisiertem Licht, das Magnetfelder sichtbar macht. Die eingeblendeten Linien markieren die Ausrichtung der Polarisation, die mit dem Magnetfeld um den Schatten des schwarzen Lochs zusammenhängt.
© EHT Collaboration

Polarisiertes Licht ist für das menschliche Auge kaum von normalem Licht zu unterscheiden. Licht wird so genannt, wenn es in einer bevorzugten Ausrichtung schwingt. Im Plasma um schwarze Löcher können Forscherinnen und Forscher die Vorgänge im polarisierten Licht besser erkennen und Magnetfeldlinien kartieren. Genau das tat das Forschungsteam vom Event Horizon Telescope (EHT) und veröffentlichte nun eine neue Aufnahme vom schwarzen Loch Sgr A*.

Aufnahmen von schwarzem Loch im Zentrum der Milchstraße enthüllt starke Magnetfelder

Die zeigt, dass die beiden schwarzen Löcher auch in polarisiertem Licht sehr ähnliche Merkmale aufweisen: „Wir sehen jetzt, dass es in der Nähe des schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße starke, verdrehte und geordnete Magnetfelder gibt“, erklärt Sara Issaoun vom Center for Astrophysics am Harvard & Smithsonian. Bei Untersuchungen von M87* hatten Forschende zuvor schon festgestellt, dass Magnetfelder in der Umgebung es dem schwarzen Loch ermöglichten, kraftvolle Materialstrahlen zurück in die Umgebung zu schleudern. Die neuen Bilder zeigen, dass das auch für Sgr A* gelten könnte.

„James Webb“ vs. „Hubble“ – Die Bilder der Weltraumteleskope im Vergleich

Am 25. Dezember 2021 ist das „James Webb“-Weltraumteleskop ins Weltall gestartet, im Juli 2022 ist das sehnsüchtig erwartete neue Teleskop einsatzbereit. Die ersten Aufnahmen haben es in sich.
Am 25. Dezember 2021 ist das „James Webb“-Weltraumteleskop ins Weltall gestartet, im Juli 2022 ist das sehnsüchtig erwartete neue Teleskop einsatzbereit. Die ersten Aufnahmen haben es in sich. © Adriana Manrique Gutierrez/dpa/Nasa
Der riesige (6,5 Meter Durchmesser) Spiegel des „James Webb“-Weltraumteleskops von Nasa, Esa und CSA macht im Weltall den Unterschied: „Webb“ kann so tief ins Universum hineinschauen wie kein Teleskop zuvor.
Der riesige (6,5 Meter Durchmesser) Spiegel des „James Webb“-Weltraumteleskops von Nasa, Esa und CSA macht im Weltall den Unterschied: „Webb“ kann so tief ins Universum hineinschauen wie kein Teleskop zuvor. © Laura Betz/dpa
Der Primärspiegel des „Hubble“-Weltraumteleskops ist dagegen nur 2,4 Meter groß. Die Bilder von „Webb“ und „Hubble“ im Vergleich.
Der Primärspiegel des „Hubble“-Weltraumteleskops ist dagegen nur 2,4 Meter groß. Die Bilder von „Webb“ und „Hubble“ im Vergleich. © NASA/dpa
Das erste Farbbild des „James Webb“-Weltraumteleskops von Nasa, Esa und CSA: Ein „Deep Field“ des Galaxienhaufens SMACS 0723. Dieser agiert als Gravitationslinse und vergrößert die noch weiter entfernten Galaxien, die dahinter liegen (erkennbar an der leichten „Verzerrung“).
Das erste Farbbild des „James Webb“-Weltraumteleskops von Nasa, Esa und CSA: Ein „Deep Field“ des Galaxienclusters SMACS 0723. Dieses agiert als Gravitationslinse und vergrößert die noch weiter entfernten Galaxien, die dahinter liegen (erkennbar an der leichten „Verzerrung“). © NASA, ESA, CSA, and STScI
Der Galaxienhaufen SMACS 0723, fotografiert vom „Hubble“-Weltraumteleskop der Nasa. Im Vergleich zum „Webb“-Bild sind zwar die Strukturen zu erahnen, doch das neue Bild des „James Webb“-Weltraumteleskops blickt viel tiefer hinein ins Universum.
Der Galaxienhaufen SMACS 0723, fotografiert vom „Hubble“-Weltraumteleskop der Nasa. Im Vergleich zum „Webb“-Bild sind zwar die Strukturen zu erahnen, doch das neue Bild des „James Webb“-Weltraumteleskops blickt viel tiefer hinein ins Universum. © Nasa
Der Carinanebel (NGC 3372) ist einer der größten und hellsten Nebel, etwa 7600 Lichtjahre entfernt im südlichen Sternbild „Kiel des Schiffs“ (Carina). Der Nebel ist eine Sternengeburtsstätte, dort gibt es zahlreiche massereiche Sterne, die mehrere Male größer als die Sonne sind. Das Nasa-Weltraumteleskop „Hubble“ hat den Carinanebel beispielsweise im Jahr 2007 fotografiert.
Der Carinanebel (NGC 3372) ist einer der größten und hellsten Nebel, etwa 7600 Lichtjahre entfernt im südlichen Sternbild „Kiel des Schiffs“ (Carina). Der Nebel ist eine Sternengeburtsstätte, dort gibt es zahlreiche massereiche Sterne, die mehrere Male größer als die Sonne sind. Das Nasa-Weltraumteleskop „Hubble“ hat den Carinanebel beispielsweise im Jahr 2007 fotografiert. © Hubble Image: NASA, ESA, N. Smith (University of California, Berkeley), and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA); CTIO Image: N. Smith (University of California, Berkeley) and NOAO/AURA/NSF
Die Sternentstehungsregion Carinanebel im Blick des „James Webb“-Weltraumteleskops. Sehr auffällig ist der höhere Kontrast, der Detailreichtum und auch hier die Galaxien, die überall im Hintergrund zu sehen sind.
Die Sternentstehungsregion Carinanebel im Blick des „James Webb“-Weltraumteleskops. Sehr auffällig ist der höhere Kontrast, der Detailreichtum und auch hier die Galaxien, die überall im Hintergrund zu sehen sind. © NASA, ESA, CSA, STScI
Die Formation Stephan‘s Quintett besteht aus fünf Galaxien im Sternbild Pegasus. Vier der fünf Galaxien (rechts) sind in einem kosmischen Tanz sich wiederholender naher Begegnungen miteinander verbunden. Entdeckt wurde die Gruppe 1877. Die helle blau-rote Galaxie (NGC 7320) befindet sich im Vordergrund, die anderen vier Galaxien (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B und NGC 7319) befinden sich dahinter. „Hubble“ beobachtete die Galaxiengruppe 2009.
Die Formation Stephan‘s Quintett besteht aus fünf Galaxien im Sternbild Pegasus. Vier der fünf Galaxien (rechts) sind in einem kosmischen Tanz sich wiederholender naher Begegnungen miteinander verbunden. Entdeckt wurde die Gruppe 1877. Die helle blau-rote Galaxie (NGC 7320) befindet sich im Vordergrund, die anderen vier Galaxien (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B und NGC 7319) befinden sich dahinter. „Hubble“ beobachtete die Galaxiengruppe 2009. © NASA, ESA, and G. Bacon, J. DePasquale, F. Summers, and Z. Levay (STScI); Acknowledgement: CFHT/Coelum, J. Cuillandre, and G. Anselmi
Die „Webb“-Version der Formation „Stephan‘s Quintett“. Auch hier liefert das neue Weltraumteleskop neue Einblicke, neue Daten und zeigt im Hintergrund zahlreiche Galaxien, die nie zuvor beobachtet wurden.
Die „Webb“-Version der Formation „Stephan‘s Quintett“. Auch hier liefert das neue Weltraumteleskop neue Einblicke, neue Daten und zeigt im Hintergrund zahlreiche Galaxien, die nie zuvor beobachtet wurden. © NASA, ESA, CSA, STScI
NGC 3132 (Südlicher Ringnebel) ist ein planetarischer Nebel, der einen sterbenden Stern umgibt. Er ist etwa 2000 Lichtjahre von der Erde entfernt, sein Durchmesser beträgt etwa ein halbes Lichtjahr. „Hubble“ hat diesen Nebel im Jahr 1998 abgelichtet.
NGC 3132 (Südlicher Ringnebel) ist ein planetarischer Nebel, der einen sterbenden Stern umgibt. Er ist etwa 2000 Lichtjahre von der Erde entfernt, sein Durchmesser beträgt etwa ein halbes Lichtjahr. „Hubble“ hat diesen Nebel im Jahr 1998 abgelichtet. © The Hubble Heritage Team (STScI/AURA/NASA)
Dieses Bild, das „Webb“ vom südlichen Ringnebel aufgenommen hat, wurde mit Daten des Instruments „MIRI“ (Mid-Infrared Instrument“) erstellt.
Dieses Bild, das „Webb“ vom südlichen Ringnebel aufgenommen hat, wurde mit Daten des Instruments „MIRI“ (Mid-Infrared Instrument“) erstellt. © NASA, ESA, CSA, STScI
Der südliche Ringnebel wurde vom „Webb“-Teleskop aufgenommen. In diesem Fall vom Instrument „NIRCam“ (Near-Infrared Camera). Zu sehen sind extreme Details – neben und hinter dem planetarischen Nebel sind außerdem Galaxien zu sehen.
Der südliche Ringnebel wurde vom „Webb“-Teleskop aufgenommen. In diesem Fall vom Instrument „NIRCam“ (Near-Infrared Camera). Zu sehen sind extreme Details – neben und hinter dem planetarischen Nebel sind außerdem Galaxien zu sehen. © NASA, ESA, CSA, STScI
Den Exoplaneten WASP-96 b hatte das „Hubble“-Weltraumteleskop bisher nicht im Visier. Der Exoplanet besteht hauptsächlich aus Gas. Er ist etwa 1150 Lichtjahre von der Erde entfernt und umkreist seinen Stern etwa alle 3,4 Tage. Er hat etwa die Hälfte der Masse von Jupiter und wurde 2014 entdeckt. (Künstlerischer Darstellung)
Den Exoplaneten WASP-96 b hatte das „Hubble“-Weltraumteleskop bisher nicht im Visier. Der Exoplanet besteht hauptsächlich aus Gas. Er ist etwa 1150 Lichtjahre von der Erde entfernt und umkreist seinen Stern etwa alle 3,4 Tage. Er hat etwa die Hälfte der Masse von Jupiter und wurde 2014 entdeckt. (Künstlerischer Darstellung) © imago/ZUMA Wire
Das „James Webb“-Weltraumteleskop hat herausgefunden, wie die Atmosphäre des Exoplaneten WASP-69 b zusammengesetzt ist. Obwohl es ein sehr heißer Planet ist, hat „Webb“ Wasserdampf sowie Hinweise auf Wolken und Dunst gefunden.
Das „James Webb“-Weltraumteleskop hat herausgefunden, wie die Atmosphäre des Exoplaneten WASP-69 b zusammengesetzt ist. Obwohl es ein sehr heißer Planet ist, hat „Webb“ Wasserdampf sowie Hinweise auf Wolken und Dunst gefunden. © NASA, ESA, CSA, and STScI

„Zusammen mit der Tatsache, dass Sgr A* eine auffallend ähnliche Polarisationsstruktur aufweist wie das viel größere und stärkere schwarze Loch M87*, haben wir gelernt, dass starke und geordnete Magnetfelder entscheidend dafür sind, wie schwarze Löcher mit dem Gas und der Materie um sie herum wechselwirken“, sagt Issaoun, eine Co-Leiterin des Projekts, in einer Mitteilung.

Schwarze Löcher weisen zahlreiche Gemeinsamkeiten auf

„Mit der Messung des polarisierten Lichts von heißem, glühendem Gas in der Nähe von schwarzen Löchern können wir direkt auf die Struktur und Stärke der Magnetfelder schließen, die den Strom von Gas und Materie durchziehen, welches das schwarze Loch aufsammelt und wieder ausstößt“, betont Angelo Ricarte, ein weiterer Co-Leiter des Projekts. „Über das polarisierte Licht erfahren wir viel mehr über die Astrophysik, die Eigenschaften des Gases und die Prozesse, die beim Wachsen eines schwarzen Lochs ablaufen.“

Die beiden schwarzen Löcher M87* (links) und Sgr A* (rechts) im polarisierten Licht. Beide weisen ähnliche Magnetfeldstrukturen auf – was den Schluss zulässt, dass die Magnetfelder universelle Merkmale für supermassereiche schwarze Löcher sein könnten.
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Die beiden schwarzen Löcher M87* (links) und Sgr A* (rechts) im polarisierten Licht. Beide weisen ähnliche Magnetfeldstrukturen auf – was den Schluss zulässt, dass die Magnetfelder universelle Merkmale für supermassereiche schwarze Löcher sein könnten.
© EHT Collaboration

Schwarze Löcher haben viele Gemeinsamkeiten

Beide im polarisierten Licht beobachteten schwarzen Löcher wiesen zahlreiche Gemeinsamkeiten – darunter starke Magnetfelder auf. Das wirft in der Wissenschaft erneut Fragen auf. Mariafelicia De Laurentis, stellvertretende EHT-Projektwissenschaftlerin, erklärt, was die Forschenden nun umtreibt: „Bei dieser Stichprobe von zwei schwarzen Löchern – mit sehr unterschiedlichen Massen und sehr unterschiedlichen Wirtsgalaxien – gilt es herauszufinden, worin sie übereinstimmen und worin sie sich unterscheiden.“

Die Forscherin fährt fort: „Da beide auf starke Magnetfelder hinweisen, könnte dieses Phänomen ein universelles und vielleicht grundlegendes Merkmal dieser Art von Systemen sein. Eine der Gemeinsamkeiten zwischen diesen beiden schwarzen Löchern ist womöglich ein Jet. Während wir bei M87* einen sehr offensichtlichen Jet beobachtet haben, konnten wir ihn bei Sgr A* bislang nicht finden.“

Hat das schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße einen Jet?

Existiert dieser Jet – ein Materiestrahl, der hochenergetische Teilchen ausstößt – dürfte es nur eine Frage der Zeit sein, bis er aufgespürt wird. Bereits im April 2024 will das Team hinter dem Event Horizon Telescope das schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße erneut ins Visier nehmen. Außerdem sind Erweiterungen an den teilnehmenden Teleskopen geplant, die im nächsten Jahrzehnt hochwertige Filme von Sgr A* möglich machen und einen möglicherweise verborgenen Jet finden können. (tab)

Rubriklistenbild: © EHT Collaboration

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