Das Event Horizon Telescope (EHT) ist ein weltweiter virtueller Zusammenschluss von mehreren leistungsstarken Radioteleskopen – von Grönland bis zum Südpol. Im Jahr 2017 richteten sich diese Antennen einige Tage lang synchron auf das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie M87. Die Kopplung der Teleskope mithilfe der sogenannte Very Long Baseline Interferometry (VLBI) ermöglichte es den Astronomen, die Auflösung eines virtuellen Teleskops zu erreichen, dessen Durchmesser dem der Erde entspricht. “Mit der unglaublichen Winkelauflösung des EHT könnten wir ein Billardspiel auf dem Mond verfolgen”, erklärt Erstautor Maciek Wielgus vom Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian.
Diese Auflösung ermöglichte es erstmals, das Foto eines Schwarzen Lochs zu erstellen. “Die im April 2019 präsentierten Ergebnisse ergeben das Bild eines Schwarzen Lochs mit zwei wesentlichen Elementen: einem Ring, der das um M87* herum wirbelnde Plasma zeigt, und einem dunklen inneren Bereich, in dem wir den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs vermuten”, so Wielgus.
Blick in die Vergangenheit
Doch das Foto von 2019 zeigte nur eine Momentaufnahme des Schwarzen Lochs – die Astronomen hatten M87* nur wenige Tage lang ins Visier genommen. “Das ist viel zu kurz, um Veränderungen zu sehen”, sagt Wielgus. “Deswegen haben wir uns gefragt, ob diese ringförmige Morphologie sich auch in Archivaufnahmen finden würde. Würde der Ring in ihnen eine ähnliche Größe und Orientierung zeigen?” Für ihre Untersuchung werteten die Forscher Daten aus, die bereits von 2009 bis 2013 von den Teleskopen des EHT-Verbunds zu M87* gesammelt worden waren. Damals bestand der Verbund nur aus drei Radioteleskopen, erst 2013 kam als viertes das APEX-Teleskop in Chile hinzu. Weil die Auflösung dieser Teleskope auch zusammen nicht für echte Fotos reichte, nutzten die Astronomen geometrisch-basierte statistische Modellverfahren, um das Erscheinungsbild von M87* zu rekonstruieren und nach zeitlichen Veränderungen zu suchen.
Die Auswertungen ergaben, dass das Schwarze Loch M87* auch schon vor rund zehn Jahren ähnlich aussah wie 2017. Auch damals gab es schon den dunklen Schatten, umgeben von einem hellen, leicht asymmetrischen Ring. Der Durchmesser des Schattens stimmte auch 2009 schon mit den Vorhersagen von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie für ein Schwarzes Loch dieser Größe überein. “Das ist eine wichtige Bestätigung für die theoretischen Erwartungen”, sagt Co-Autor Kazu Akiyama vom MIT Haystack Observatory. “Die Konsistenz auch über mehrfache Beobachtungen hinweg gibt uns mehr Zuversicht denn je, dass wir bei der Natur von M87* und dem Ursprung seines Schattens richtig liegen.” Der asymmetrische helle Ring ist offenkundig ebenfalls über Jahre hinweg beständig.
