Veränderungen im Schatten des Schwarzen Lochs M87* enthüllt

MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die neuesten Analysen des supermassiven Schwarzen Lochs M87* durch das Event Horizon Telescope (EHT) haben faszinierende Veränderungen in dessen Schatten offenbart. Diese Entdeckungen könnten unser Verständnis der Dynamik und der physikalischen Eigenschaften solcher kosmischen Giganten erheblich erweitern.

Die Untersuchung des Schwarzen Lochs M87* hat seit der ersten Bildveröffentlichung im Jahr 2019 erhebliche Fortschritte gemacht. Damals zeigte das Event Horizon Telescope (EHT) ein Bild, das einem feurigen Donut ähnelte, mit einem dunklen Schatten, der etwa dreimal so groß ist wie der Ereignishorizont des Schwarzen Lochs. Diese Darstellung bot einen ersten Einblick in die Masse und die Rotationsrichtung von M87*, die auf etwa 6,5 Milliarden Sonnenmassen geschätzt wird.

Neueste statistische Analysen, die auf Beobachtungen aus den Jahren 2017 und 2018 basieren, haben nun gezeigt, dass die Rotationsachse von M87* von der Erde weg zeigt. Diese Erkenntnis wurde durch die Untersuchung der turbulenten Bewegungen innerhalb der Akkretionsscheibe, der rotierenden Gashülle um das Schwarze Loch, gewonnen. Die Turbulenzen in dieser Region scheinen eine wesentliche Rolle bei der Veränderung des Erscheinungsbildes des Schattens zu spielen.

Ein bemerkenswerter Aspekt der neuen Analyse ist die Anwendung eines Bayes’schen Ansatzes, der die Beobachtungen der beiden Jahre als unabhängige Experimente behandelt. Dies ist möglich, da der Ereignishorizont von M87* etwa einen Lichttag breit ist, was bedeutet, dass sich die Akkretionsscheibe innerhalb weniger Tage neu formieren kann. Diese Methode hat es den Forschern ermöglicht, die dynamischen Veränderungen im Umfeld des Schwarzen Lochs besser zu verstehen.

Die hellste Region des Rings, die auf den Bildern zu sehen ist, resultiert aus der relativistischen Bewegung des Materials, das sich im Uhrzeigersinn dreht. Interessanterweise war diese Region in den ursprünglichen Beobachtungen von 2017 weiter südlich als erwartet, kehrte jedoch in den 2018er Daten zu ihrer mittleren Position zurück. Diese Beobachtungen stimmen mit Computersimulationen der allgemeinen relativistischen Magnetohydrodynamik überein, die die turbulente Umgebung des Schwarzen Lochs beschreiben.

Um die detaillierten Beobachtungen von M87* zu ermöglichen, nutzte das EHT ein Netzwerk von Radioteleskopen, das über die ganze Welt verteilt ist. Diese Technik, bekannt als Very Long Baseline Interferometry, erlaubt es, Signale mit einer Winkelauflösung zu erfassen, die mit der Größe des Ereignishorizonts vergleichbar ist. Zu den beteiligten Einrichtungen gehören unter anderem das Atacama Large Millimeter Array in Chile und das South Pole Telescope in der Antarktis.

Die Ergebnisse dieser Analysen bieten nicht nur neue Einblicke in die physikalischen Eigenschaften von M87*, sondern eröffnen auch neue Möglichkeiten für die Untersuchung von Akkretionsprozessen und der Variabilität von Schwarzen Löchern. Die Forscher planen, ihre Analysen mit Beobachtungen aus den Jahren 2021 und 2022 fortzusetzen, um die Modelle der Akkretionsumgebungen von Schwarzen Löchern weiter zu verfeinern.

Diese Arbeit verdeutlicht die Bedeutung von Multi-Epochen-Analysen auf Horizont-Skala und bietet einen neuen statistischen Ansatz zur Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Schwarze-Loch-Systemen. Die Methodik könnte tiefere Einblicke in die Astrophysik starker Gravitation und magnetisierter Plasmen in der Nähe des Ereignishorizonts liefern.

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