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Das Event Horizon Telescope EHT deutsch Ereignishorizontteleskop ist ein Verbund von Radioteleskopen um mittels Very Long Baseline Interferometry VLBI weit entfernte Schwarze Locher zu untersuchen Radioteleskope auf der ganzen Welt nehmen dafur Signale auf die durch die Schwarzen Locher verursacht werden Die sich daraus ergebenden Messreihen werden gespeichert fur Internet Versand sind die Datenmengen zu gross und auf Datentragern Racks mit Festplatten 1 zu Computerzentren wie dem VLBI Korrelator am Bonner Max Planck Institut fur Radioastronomie gebracht wo sie ausgewertet werden Der grosse Abstand der Teleskope auf der Erdoberflache macht dabei eine Winkelauflosung moglich die weit uber jener der einzelnen Radioteleskope liegt Einzelobservatorien des Event Horizon TelescopeDie ersten beiden Ziele des Verbunds sind das supermassereiche Schwarze Loch Sagittarius A im Zentrum der Milchstrasse und das Schwarze Loch im Zentrum der elliptischen Riesengalaxie M87 Damit sollen Vorhersagen der allgemeinen Relativitatstheorie uberpruft sowie Erklarungsansatze zur Entstehung der ausserst energetischen Jets supermassereicher Schwarzer Locher gefunden werden 1 2 Erste Vorschlage wie der Ereignishorizont oder genauer der Schatten man sieht nicht den Ereignishorizont sondern das durch die Krummung des Lichts durch das schwarze Loch entstehende Bild der Umgebung mit einem Schatten in der Mitte mit zusammengeschalteten Radioteleskopen beobachtet werden konnte wurden im Jahr 2000 von Heino Falcke Fulvio Melia und Eric Agol gemacht 3 Die Plane fur das EHT wurden konkretisiert bei einem Treffen der Radioastronomen im Januar 2012 in Tucson Bringing Black Holes into Focus The Event Horizon Telescope Beobachtet wird bei einer Wellenlange von 1 3 mm 230 GHz Beobachtungen bei noch kurzeren Wellenlangen 0 87 mm entsprechend 345 GHz sind 2019 in Vorbereitung 4 Das Schlusselelement zum Erfolg des EHTs ist dass das Radio Interferometer ALMA im Jahr 2016 bei 230 GHz VLBI fahig gemacht wurde ebenso im 86 GHz Band entsprechend 3 5 mm Wellenlange im Global Millimeter VLBI Array GMVA Es nahm am Anfang April 2017 erstmals an VLBI Beobachtungen bei 86 GHz GMVA und 230 GHz EHT teil was die Auflosung in Nord Sud Richtung um einen Faktor drei und die Empfindlichkeit stark verbesserte 5 6 2022 gelang auch ein Bild von Sagittarius A Seit 2019 ist im Rahmen des EHT der Aufbau des African Millimetre Telescope in Namibia geplant 7 8 Direktor des EHTs ist seit August 2020 Huib Jan van Langevelde Grundungsdirektor ist Shep Doeleman Der Vorsitzende des EHT Boards ist Colin J Lonsdale Grundungsvorsitzender des Boards ist Anton Zensus Der wissenschaftliche Beirat wird von Daniel Marrone Nachfolger von Heino Falcke geleitet Der EHT Kooperation wurden der Breakthrough Prize in Fundamental Physics und die Albert Einstein Medaille jeweils fur 2020 zugesprochen sowie der Breakthrough of the Year fur 2019 Inhaltsverzeichnis 1 Schwarzes Loch in der Galaxie M87 2 Sagittarius A 3 Teilnehmende Institutionen 4 Literatur 5 Weblinks 6 EinzelnachweiseSchwarzes Loch in der Galaxie M87 Bearbeiten nbsp Eine Reihe von Fotos vom Mond die als Beispiel die Vergrosserung des Event Horizon Telescope illustrieren Links oben der Mond wie ein menschliches Auge ihn auf der Erde sieht ohne optische Tauschungseffekte im Gehirn Die folgenden Bilder vergrossern jeweils um einen Faktor 19 3 wobei gegen den Uhrzeigersinn vorgegangen wird Das Schwarze Loch entspricht einem Tennisball in der Hand eines der Astronauten von Apollo 16 neben dem Lunar Roving Vehicle LRV angedeutet durch ein kleines Farbfoto des schwarzen Lochs Das letzte Foto oben rechts stellt das supermassive Schwarze Loch in M87 dar in der entsprechenden Vergrosserung um einen Faktor von einer Milliarde nbsp Erste veroffentlichte Darstellung des Schattens und der Akkretionszuflusse eines Schwarzen Lochs berechnet aus Aufnahmen des Event Horizon Teleskops Kern der Galaxie Messier 87 nbsp Ruckseite des 15 Meter grossen James Clerk Maxwell TeleskopsAm 10 April 2019 wurden die ersten hochauflosenden Aufnahmen des aktiven Kerns der Galaxie M87 der Offentlichkeit vorgestellt 9 Dabei handelte es sich um das Endergebnis einer monatelangen Analyse mit komplexen Bildverarbeitungsalgorithmen und Ausschluss von Storeffekten 10 11 M87 ist 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt und das Schwarze Loch im Zentrum hat eine Masse die vor der nunmehr vorliegenden Beobachtung mit dem EHT auf 6 6 Milliarden Sonnenmassen geschatzt wurde Abgebildet wurden erstmals die durch Gravitation ringformig verzerrt abgebildeten Akkretionsflusse von aufgeheizter Materie um ein Schwarzes Loch Der dargestellte Ring hat einen Durchmesser von 42 3 Mikro Bogensekunden und eine Breite von weniger als 20 Mikro Bogensekunden Der innere Rand des Rings kann aus dem Vergleich mit verschiedenen Computersimulationen mit dem sogenannten Schatten des Schwarzen Lochs identifiziert werden Als Schatten wird die gravitativ verzerrte Projektion des Bereichs bezeichnet aus dem kein Licht entkommt und der durch den Photonenorbit begrenzt ist auf dem das eingefangene Licht das Schwarze Loch umkreist und durch Storungen entweder entkommen kann oder vom Schwarzen Loch aufgenommen wird Das Schwarze Loch rotiert bei Draufsicht von der Erde wie in den veroffentlichten Abbildungen im Uhrzeigersinn Die hellen Stellen am unteren Rand des Rings sind durch eine um 17 bis 18 Grad zur Sichtlinie des Betrachters geneigte Rotationsachse und relativistisches Beaming in Richtung des Beobachters erklarbar 2 Der Schwarzschildradius als kennzeichnende Grosse fur den Ereignishorizont betragt dagegen 4 bis 7 Mikrobogensekunden der dunkle Bereich im Bild entspricht dem sogenannten Schatten des Schwarzen Lochs der sich aus Gravitationslinseneffekten der Photonemissionen in unmittelbarer Nahe des Schwarzen Lochs ergibt Er ist bis zu funfmal grosser als der Ereignishorizont 12 Die berechneten Bilder zeigen sehr gute Ubereinstimmung mit Simulationen auf Basis der allgemeinen Relativitatstheorie und ubertraf die Erwartungen und uberraschte beteiligte Wissenschaftler wie Anton Zensus den Direktor des Bonner Max Planck Instituts fur Radioastronomie 13 Eine direkte Verbindung zum Jet von M87 ergibt sich nicht aus den Aufnahmen Aufgrund der Neigung der Rotationsachse zur Sichtlinie und relativistischen Effekten ist auch im Optischen nur einer der beiden Jets von M87 zu erkennen Viele Aussagen ergeben sich aus dem Vergleich der Bilder mit Computersimulationen durchgefuhrt von der Gruppe von Luciano Rezzolla von der Universitat Frankfurt aufgrund der Verzerrung durch die starke Gravitation sind aber die Ruckschlusse auf die zugrundeliegenden Szenarien nicht immer eindeutig beispielsweise wurde sich ein ahnliches Bild ergeben wenn man auf die Kante einer strahlenden Plasmascheibe um das Schwarze Loch sieht da durch die Raumzeitkrummung Ober und Unterseite gleichzeitig sichtbar waren 14 Die Vergleiche reichen fur eine Abschatzung der Masse des Schwarzen Lochs zu 6 5 0 7 Milliarden Sonnenmassen nicht aber fur eine Festlegung des Drehimpulses Bei einem rotierenden Schwarzen Loch verandert sich die Form des Ereignishorizonts Kerr Metrik die Abweichung betragt aber nur rund vier Prozent und hangt vom Blickwinkel ab Ausgeschlossen werden kann eine Nackte Singularitat da der Schatten kleiner und deutlich asymmetrischer ware An der Entstehung der Bilder insgesamt entstanden vier jeweils an einem Beobachtungstag waren an vier Tagen im April 2017 acht Teleskope beteiligt Die acht Teleskope waren weltweit verteilt in Arizona SMT Submillimeter Telescope Chile Atacama Large Millimeter submillimeter Array Alma und Atacama Pathfinder Experiment Apex Hawaii Submillimeter Array SMA James Clerk Maxwell Telescope JCMT Mexiko Large Millimeter Telescope LMT in der Antarktis am Sudpol South Pole Telescope SPT und in Spanien Pico del Veleta in der Sierra Nevada das 30 m IRAM Teleskop PV Die effektive Auflosung des Teleskops die sich aus der Zusammenschaltung der Einzelteleskope ergibt entspricht dem weitesten Abstand der Beobachtungsstationen 11 000 km nicht jedoch die Lichtsammelleistung Die entspricht nur der Summe der beteiligten Teleskope Die Winkelauflosung entspricht der Auflosung eines Tennisballs auf dem Mond bei Beobachtung von der Erde Inzwischen ist das EHT Netzwerk noch erweitert worden Die sehr umfangreichen Daten viele Petabytes jedes der acht Teleskope lieferte taglich rund 350 Terabyte 13 deren physischer Transport zum Beispiel aus der Antarktis ein besonderes Problem darstellte mussten dann zeitlich und bezuglich der Teleskopausrichtung exakt verglichen werden Die Datenauswertung erfolgte am Max Planck Institut fur Radioastronomie und am MIT Haystack Observatorium und zog sich zwei Jahre hin nicht nur wegen der Zusammensetzung der Daten der verschiedenen Teleskope sondern auch weil die beteiligten Wissenschaftler sichergehen wollten dass sie am Ende der komplexen Prozedur der Bilderstellung wirklich eine direkte Aufnahme eines Schwarzen Lochs vor sich hatten Beteiligt waren uber 200 Wissenschaftler aus 20 Nationen und von 59 Institutionen An den vier Beobachtungstagen am 5 6 10 und 11 April 2017 herrschte ein Fenster guten Wetters auf allen acht Stationen 15 Sagittarius A Bearbeiten nbsp Bild des EHT von Sagittarius AGleichzeitig mit den Bildern M87 entstanden Bilder von Sagittarius A dem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstrasse die inzwischen weiter verbessert wurden Uber Sagittarius A war schon vorher durch Infrarot Beobachtungen von Sternen in der Umgebung vieles bekannt unter anderem auch die Masse fur das fortlaufende Beobachtungsprogramm erhielten Andrea Ghez und Reinhard Genzel 2020 einen Teil des Nobelpreises fur Physik Sagittarius A erscheint etwa gleich gross wie das Schwarze Loch in M87 es ist zwar mit 26 000 Lichtjahren deutlich etwa zweitausendmal naher das Schwarze Loch in M87 dafur aber rund tausendfunfhundertmal schwerer 16 ist aber dynamischer und die Bilder deshalb unscharfer Die Materie in unmittelbarer Nahe zirkuliert bei Sagittarius A im Abstand einiger Minuten und nicht in einigen Tagen wie bei M87 17 Auf den Bildern von Sagittarius A war 2019 noch kein Schatten und kein heller Ring zu sehen 18 19 er zeigte sich erst nach weiteren Jahren der Datenanalyse Am 12 Mai 2022 wurde ein Bild von Sagittarius A der Offentlichkeit prasentiert Die Ergebnisse wurden am 12 Mai 2022 in sechs Teilen in den Astrophysical Journal Letters veroffentlicht Event Horizon Collaboration First Sagittarius A Event Horizon Telescope Results Band 930 2022 L 12 bis L17 20 Das Bild wurde im April 2017 aufgenommen und in der Zwischenzeit von rund 300 Wissenschaftlern analysiert Es ahnelt dem Bild von M87 mit einem hellen Ring um den Schatten mit einer Winkelgrosse von rund 52 Mikrobogensekunden ist aber deutlich dynamischer Keine Modellierung ergibt eine genaue Ubereinstimmung mit den Daten die beste Erklarung liefert aber eine Akkretionsscheibe MAD magnetically arrested disk das heisst das Magnetfeld ist so stark dass es den Plasmastrom in der Scheibe bestimmt und nicht umgekehrt mit einer Neigung von unter 30 Grad Ausserdem wurde bestatigt dass das schwarze Loch rotiert allerdings ohne dass der Drehimpuls bestimmt werden konnte er scheint nach Luciano Rezzolla 21 nach den am besten den Beobachtungen entsprechenden Computermodellen aber nahe dem maximal fur diesen Typ von schwarzem Loch und Akkretionsscheibe Moglichen zu liegen Der innerste stabile Orbit in den Computermodellen hatte eine Umlaufzeit von unter 30 Minuten Es gab Hinweise auf turbulente Auswartsstromungen langs der Sichtlinie Die auf dem Bild sichtbaren Blobs sind Ergebnis einer Mittelung die Aufnahme entstand uber 8 Stunden mit den verschiedenen weltweit verteilten Teleskopen und haben wenig Aussagekraft 21 Auch der schwarze Schatten zeigt nicht den Ereignishorizont der nur einen Durchmesser von 12 Mikrobogensekunden hat und durch die Masse des Schwarzen Lochs bestimmt wird entsprechend 15 Millionen km sondern nur den sogenannten Schatten Wegen der grossen Veranderlichkeit wahrend der Beobachtungszeit war die Bildrekonstruktion viel schwieriger als bei M87 und beruhte stark auf Vergleich mit sehr vielen Modellrechnungen die fur die unterschiedlichsten Szenarien angestellt wurden Die besten Annaherungen u a Luciano Rezzolla zeigen im Computermodell ohne Gravitationslinseneffekte und Gaswolken in der Sichtlinie im Radiolicht streifenformige Orbits der Gaswolken der Akkretionsscheibe und dem liegt wiederum in Computersimulationen die rotierenden turbulenten Gaswolken selbst zu Grunde 21 Man hofft mit neuen Techniken und mehr Teleskopen bei zukunftigen Beobachtungen auch zeitlich bessere Auflosungen zu erhalten ab etwa 2024 eventuell sogar Filme Entsprechend erhofft man sich dann auch die genaue Bestimmung des Drehimpulses eventuell durch Kombination mit anderen Beobachtungen Beteiligt waren 2017 das SPT PV Alma Apex LMT SMT SMA und JCMT fur die Abkurzungen siehe unten Dazu musste deren Position auf den Millimeter genau bekannt sein und die Beobachtungszeit mit Atomuhren gemessen werden Die 3 5 Petabyte an Daten wurden auf Festplatten gespeichert und am Max Planck Institut fur Radioastronomie in Bonn und am Haystack Observatory des MIT zusammengefuhrt und kalibriert Korrektur der Atmosphareneffekte Kalibration der Teleskope Um die Helligkeitsschwankungen durch dynamische Effekte wahrend der Aufnahme beurteilen zu konnen wurde auch auf anderen Wellenlangen parallel beobachtet 16 Noch nicht in die Auswertung einbezogen sind die 2018 2021 und 2022 erhobenen Daten des EHT 16 Gegenwartig 2022 sind nur die Schatten der Schwarzen Locher von M87 und unserer Milchstrasse gross genug um beobachtet zu werden 22 Da das viel grossere Schwarze Loch in M87 relativ ruhig ist will man sich am EHT auf Sagittarius A konzentrieren 21 nbsp Rontgenbild von Sagittarius A und zwei Lichtechos markiert einer fruheren ExplosionTeilnehmende Institutionen BearbeitenZu den teilnehmenden Institutionen gehoren 23 24 Atacama Large Millimeter submillimeter Array ALMA Atacama Pathfinder Experiment APEX Institut fur Astronomie und Astrophysik der Academia Sinica ASIAA Arizona Radio Observatory Teil des Steward Observatory der University of Arizona Caltech Submillimeter Observatorium Combined Array for Research in Millimeter Wave Astronomy CARMA Europaische Sudsternwarte ESO Georgia State University Johann Wolfgang Goethe Universitat Frankfurt am Main Greenland Telescope GLT Harvard Smithsonian Center for Astrophysics Submillimeter Array SMA Hawaii Submillimeter Telescope SMT Arizona University of Massachusetts Amherst Instituto Nacional de Astrofisica optica y Electronica INAOE Institut fur Radioastronomie im Millimeterbereich IRAM mit dem Teleskop auf dem Pico del Veleta PV und spater NOEMA East Asian Observatory Kooperation von ASIAA KASI NAOC und NAOJ James Clerk Maxwell Telescope JCMT Large Millimeter Telescope LMT Mexiko MIT Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory CSAIL Haystack Observatory MIT Max Planck Institut fur extraterrestrische Physik Max Planck Institut fur Radioastronomie National Astronomical Observatory of Japan NAOJ National Radio Astronomy Observatory NRAO National Science Foundation NSF Weltraumobservatorium Onsala Perimeter Institute for Theoretical Physics Radboud Universitat Nijmegen Astronomisches Observatorium Shanghai SHAO Universidad de Concepcion Nationale Autonome Universitat von Mexiko UNAM Radio Astronomy Laboratory University of California Berkeley South Pole Telescope SPT University of Chicago University of Illinois at Urbana Champaign University of Michigan Seit den Beobachtungen von 2017 ist das Northern Extended Millimeter Array NOEMA der IRAM in den franzosischen Alpen hinzugekommen so dass Stand 2022 insgesamt elf Teleskope beteiligt sind Literatur BearbeitenEvent Horizon Telescope Collaboration First M87 Event Horizon Telescope Results Astrophysical Journal Letters I The Shadow of the Supermassive Black Hole Band 875 2019 L1 Arxiv II Array and Instrumentation Band 875 2019 L 2 Arxiv III Data Processing and Calibration Band 875 2019 L 3 Arxiv IV Imaging the Central Supermassive Black Hole Band 875 2019 L 4 Arxiv V Physical Origin of the Asymmetric Ring Band 875 2019 L 5 Arxiv VI The Shadow and Mass of the Central Black Hole Band 875 2019 L6 Arxiv Oliver Porth u a The Event Horizon General Relativistic Magnetohydrodynamic Code Comparison Project Arxiv 2019 Vincent Fish u a Event Horizon Telescope Collaboration Observing and Imaging Active Galactic Nuclei with the Event Horizon Telescope Galaxies Band 4 2016 Arxiv 2016 D Psaltis S Doeleman Wie vermisst man ein Schwarzes Loch In Spektrum der Wissenschaft Nr 2 16 Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft 2016 ISSN 0170 2971 spektrum de abgerufen am 13 Marz 2021 Abonnement erforderlich Thomas P Krichbaum Eduardo Ros Helge Rottmann Das Event Horizon Telescope Einblicke in die Zentren von Messier 87 und 3C279 In Physik in unserer Zeit Nr 51 6 2 November 2020 doi 10 1002 piuz 202001591 J A Zensus u a Ein Scharfer Blick auf Schwarze Locher Pressemitteilung vom Max Planck Institut fur Radioastronomie 21 April 2015 Veroffentlichungen zu den ersten Bildern von Sagittarius A in Astrophysical Journal Letters Band 930 2022 First Sagittarius A Event Horizon Telescope Results L 12 bis L 17 Kazunori Akiyama u a Teil 1 The Shadow of the Supermassive Black Hole in the Center of the Milkyway L12 The Event Horizon Telescope Collaboration u a Teil 2 EHT and Multiwavelength Observations Data Processing and Calibration L 13 The Event Horizon Telescope Collaboration u a Teil 3 Image of the Galactic Center Supermassive Black Hole L 14 The Event Horizon Telescope Collaboration u a Teil 4 Variability Morphology and Black Hole Mass L 15 The Event Horizon Telescope Collaboration u a Teil 5 Testing Astrophysical Models of the Galactic Center Black Hole L16 The Event Horizon Telescope Collaboration u a Teil 6 Testing the Black Hole Metric L 17 Joseph Farah u a Selective Dynamical Imaging of Interferometric Data L 18 Maciek Wielgus u a Millimeter Light Curves of Sagittarius A Observed during the 2017 Event Horizon Telescope Campaign L 19 Boris Georgiev u a A Universal Power law Prescription for Variability from Synthetic Images of Black Hole Accretion Flows L20 Avery Broderick u a Characterizing and Mitigating Intraday Variability Reconstructing Source Structure in Accreting Black Holes with mm VLBI L 21Weblinks BearbeitenEvent Horizon Telescope mit Publikationsverzeichnis Eine verbluffende Ubereinstimmung mit der Theorie MPI Radioastronomie 10 April 2019 Interview mit Anton Zensus Einzelnachweise Bearbeiten a b Davide Castelvecchi How to hunt for a black hole with a telescope the size of Earth In Nature Band 543 Nr 7646 23 Marz 2017 S 478 480 doi 10 1038 543478a a b Kazunori Akiyama u a Event Horizon Telescope Collaboration First M87 Event Horizon Telescope Results I The Shadow of the Supermassive Black Hole Astroph J Letters 10 April 2019 IOPScience Falcke Melia Agol Viewing the Shadow of the Black Hole at the Galactic Center Astroph J Letters Band 528 2000 S 13 bibcode 2000ApJ 528L 13F doi 10 1086 312423 Moving towards higher observing frequencies EHT abgerufen am 14 Januar 2020 Sara Issaoun et al The Size Shape and Scattering of Sagittarius A at 86 GHz First VLBI with ALMA ApJ 2019 doi 10 3847 1538 4357 aaf732 arXiv 1901 06226 The Event Horizon Telescope Collaboration et al First M87 Event Horizon Telescope Results I The Shadow of the Supermassive Black Hole 2019 ApJL 875 L1 doi 10 3847 2041 8213 ab0ec7 Namibia sorgt fur Fortschritte in der Astrophysik Allgemeine Zeitung 18 April 2019 Major African radio telescope will help to image black holes Nature com 4 Februar 2022 European Commission Breakthrough discovery in astronomy press conference 10 April 2019 abgerufen am 10 April 2019 Frank Wunderlich Pfeiffer Kein Foto von einem schwarzen Loch In Golem de 19 April 2019 abgerufen am 19 April 2019 The Event Horizon Telescope Collaboration First M87 Event Horizon Telescope Results IV Imaging the Central Supermassive Black Hole The Astrophysical Journal Letters 10 April 2019 Tief im Innern von M 87 MPI Radioastronomie 20 April 2017 a b Sybille Anderl Thiemo Heeg Tor zur Holle Frankfurter Allgemeine Woche Nr 16 12 April 2019 S 60 Ulf von Rauchhaupt Eine nackte Singularitat ist es schon mal nicht Frankfurter Allgemeine Sonntagszeitung 14 April 2019 S 57 Shep Doeleman Focus on the First Event Horizon Telescope Results Astroph J Letters April 2019 a b c Sybille Anderl Das ist es also Sgr A Frankfurter Allgemeine Sonntagszeitung 15 Mai 2022 Nr 19 S 54 55 Korey Haynes Event Horizon Telescope releases first ever black hole image Astronomy com 10 April 2019 Johann Grolle Blick ins Nichts Der Spiegel Nr 16 13 April 2004 S 94 103 hier S 96f Luftung des Schleiers um das Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstrasse MPG fur Radioastronomie 21 Januar 2019 Geoffrey C Bower Focus on First Sgr A Results from the Event Horizon Telescope Astrophysical Journal Letters a b c d Ulf von Rauchhaupt Wo sie dunkle Schatten drehen Frankfurter Allgemeine Sonntagszeitung 15 Mai 2022 Nr 19 S 55 Ulf von Rauchhaupt Eine nackte Singularitat ist es schon mal nicht Frankfurter Allgemeine Sonntagszeitung 14 April 2019 S 56 Affiliated Institutes In eventhorizontelescope org 10 April 2019 archiviert vom Original am 20 April 2019 abgerufen am 13 Marz 2021 englisch Collaborators In eventhorizontelescope org Archiviert vom Original am 15 April 2017 abgerufen am 27 Marz 2017 englisch Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Event Horizon Telescope amp oldid 237494849