In einer beispiellosen 16-jährigen Studie mit mehreren der ESO-Flagschiff-Teleskope
haben Astronomen von der Umgebung des Monsters im Zentrum unserer Galaxis die genaueste jemals erzeugte Ansicht
gewonnen - ein supermassives Schwarzes Loch.
Die Forschung hat die verborgenen Geheimnisse dieser turbulenten Region entschlüsselt:
durch die Abbildung der Umlaufbahnen von fast 30 Sternen.
Dies ist ESOcast!
Modernste Wissenschaft und das Leben hinter den Kulissen der ESO, der Europäischen Südsternwarte.
Erkundung der Weiten des Universums mit unserem Gastgeber Dr. J, alias Dr. Joe Liske.
Hallo und willkommen zur zweiten Episode des ESOcast.
Heute haben wir ein sehr cooles Stück Wissenschaft für Sie.
Ein Team von deutschen Astronomen hat mit charakteristischer Präzision und Geduld
16 Jahre lang die Bewegungen von 28 Sternen im Zentrum unserer Milchstrasse aufgezeichnet.
Astronomen haben eine ganze Weile geglaubt,
dass das Zentrum unserer Galaxis ein supermassives Schwarzes Loch ist.
Schwarze Löcher sind eine Folge der Allgemeinen Relativitätstheorie.
Sie sind Objekte, die so dicht sind und deren Schwerkraft so stark ist, dass ihnen nicht einmal Licht entkommen kann.
Diese Beobachtungen die wir Ihnen zeigen sind der bis heute beste Beweis,
dass Schwarze Löcher nicht nur theoretische Konstrukte sind sondern in der Realität wirklich existieren.
Das ist ein wirkliches Meilenstein-Ergebnis.
Beobachter unter einem dunklen Himmel können, weit weg von den hellen Lichtern der Stadt,
den Glanz der Milchstrasse bestaunen, die sich in einem imposanten Bogen über den Himmel spannt.
Beim Zoomen in Richtung des Zentrums unserer Galaxis, etwa 25000 Lichtjahre entfernt,
können Sie sehen, dass es aus Myriaden von Sternen besteht.
Das ist ein ziemlich beeindruckender Anblick, aber durch interstellaren Staub wird von der Sicht viel verdeckt
und Astronomen müssen mit einer anderen Wellenlänge arbeiten, dem Infrarot, das die Staubwolken durchdringen kann.
Mit großen Teleskopen können Astronomen dann im Detail einen Schwarm von Sternen finden,
die in gleicher Weise wie die Erde die Sonne umrundet um das supermassive Schwarze Loch kreisen.
Das galaktische Zentrum beherbergt das nächstliegende bekannte supermassive Schwarze Loch,
und auch das größte in Bezug auf seinen Winkeldurchmesser am Himmel,
also die beste Wahl für eine detaillierte Studie über Schwarze Löcher.
Also was dieses Team getan hat, war an verschiedenen Zeitpunkten in den letzten 16 Jahren
Bilder vom sehr zentralen Bereich der Milchstraße aufzunehmen.
Nun aus diesen Bildern konnten sie die Bewegungen der insgesamt 28 Sterne nachweisen.
Die Bewegungen zeigten, dass sich diese Sterne nicht nur etwa zufällig bewegen,
sondern dass sie sich im Orbit eines sehr massereichen zentralen Objekts befinden.
Und der Punkt ist, dass dieses zentrale Objekt komplett unsichtbar ist.
Nun von den Bewegungen ist es auch möglich, die Masse des zentralen Objekts abzuleiten:
es kam heraus, etwas mehr als vier Millionen Mal die Masse der Sonne.
Nun was gibt es mehr,
die Masse muss in ein winziges Volumen passen
und so kann man nicht am Schluss vorbeikommen, dass das zentrale Objekt wirklich ein schwarzes Loch ist.
Die Beobachtungen wurden im Jahr 1992
mit der SHARP-Kamera am ESO 3,5-Meter New Technology Telescope (NTT) begonnen,
untergebracht am La Silla Observatorium in Chile.
Weitere Beobachtungen wurden anschließend in den letzten Jahren
mit zwei Instrumenten gemacht, die an den ESO 8,2-Meter Very Large Telescopes (VLT) montiert waren.
Im Laufe der 16 Jahre dieser Studie haben ESO-Teleskope die Region für über 50 volle Nächte beobachtet.
Diese neuen Forschungen haben zum ersten Mal
so genau die Orbits der zentralen Sterne bestimmt.
Die Daten zeigen auch eine Menge über die Eigenschaften dieser Sterne und wie sie sich gebildet haben müssen.
Für einen der Sterne konnten die Astronomen sogar einen kompletten Orbit verfolgen!
Der Stern näherte sich dem zentralen Schwarzen Loch bis auf weniger als einen Licht-Tag.
Das ist nur fünf Mal die Distanz zwischen Neptun und Sonne.
Prof. Dr. Reinhard Genzel vom Max Planck Institut für Extraterrestrische Physik
ist der Leites des Teams, das die Entdeckung machte.
Reinhard, warum ist es so wichtig, das Zentrum der Milchstraße zu studieren?
Nun, wissen Sie, das Zentrum der Milchstraße ist eines der wichtigsten Laboratorien, dass wir haben
um im Detail zu studieren, was in den Zentren von Galaxien geschieht,
sehr viel detaillierter, als wir jemals in allen anderen Galaxien hoffen können.
Doch hier sind wir, wir können studieren, ob ein zentrales Schwarzes Loch existiert und was in seiner Umgebung passiert und so weiter,
alles sehr allgemeine Fragestellungen, die wir gerne erkunden würden
und die man nicht wirklich in so vielen Details in anderen galaktischen Kernen untersuchen kann.
Dr. Stefan Gillessen ist der Erstautor dieser Studie.
Also Stefan, sag uns, was ist das wichtigste erzielte Ergebnis?
Das wichtigste Ergebnis unserer Forschung ist wirklich,
dass wir jetzt den empirischen Nachweis für die Existenz eines massereichen Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Milchstraße haben.
Die Masse dieses Schwarzen Lochs liegt bei rund vier Millionen Sonnenmassen
und wir kennen die Masse auf der Prozent-Ebene.
Das ist natürlich ein tolles Ergebnis, aber das Team hat nicht vor, hier zu stoppen.
In der Vergangenheit haben sie die neue Technik der adaptiven Optik verwendet,
um die Unschärfe-Effekte in der Atmosphäre zu entfernen.
In Zukunft wollen sie es noch besser machen,
und eine noch höhere Auflösung der Bilder mithilfe einer anderen neuen Technik namens Interferometrie erhalten.
Hier können Sie das Licht von zwei oder mehr der VLT-Hauptteleskope miteinander kombinieren.
So Reinhard, was ist der nächste Schritt?
Nun, Sie sehen an dieser Stelle, wir sind wirklich ziemlich sicher,
dass es ein massives Schwarzes Loch im Zentrum unserer Milchstraße gibt.
Das nächste was wir wollen ist eigentlich mit ihm zu spielen!
Spielen in dem Sinne, dass wir es als ein Werkzeug verwenden möchten
um zu testen ob die Allgemeine Relativitätstheorie, die Theorie von Einstein, eigentlich falsch oder richtig ist.
Wow! Spielen mit einem schwarzen Loch um die Relativitätstheorie zu testen ...
Das ist ziemlich cooler Stoff!
Ich bin Dr. J und nun am Ende vom Esocast
Begleiten Sie mich wieder beim nächsten Mal für ein anderes kosmisches Abenteuer.
ESOcast wird von der ESO, der Europäischen Südsternwarte produziert. www.eso.org
ESO, die Europäische Südsternwarte, ist die herausragende zwischenstaatliche Organisation für Wissenschaft und Technik in der Astronomie
Planung, Bau und Betrieb der weltweit fortschrittlichsten bodengebundenen Teleskope.
Gestaltung: ESO; Übersetzung: Sternwarte-am-Wallgarten, Gifhorn