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#Das Schwarze Loch offenbart neue Geheimnisse

Das Schwarze Loch offenbart neue Geheimnisse

Im Jahr 2019 war es das Bild aus der Wissenschaft gewesen: Das „erste Foto“ eines Schwarzen Lochs. Der orange-rote Ring, auf dem sich der Schatten des zentralen Massenkolosses der 55 Millionen Lichtjahre entfernten elliptischen Galaxie M87 dunkel abzeichnete, hatte mit einem Foto im konventionellen Sinne natürlich überhaupt nichts zu tun. Aufgenommen worden war er von einem erdumspannenden Netzwerk von Teleskopen an sechs verschiedenen Standorten, dem „Event Horizon Telescope“ (EHT), dessen Daten erst in jahrelanger Analysearbeit zu dem zusammengefügt werden mussten, was schließlich weltweit die Titelseiten der Tageszeitungen zieren würde. In Europa hatte das spanische IRAM 30-Meter Teleskop zu den Beobachtungen beigetragen.

Sibylle Anderl

Dieses Bild hatte geholfen, unser Verständnis Schwarzer Löcher weiter zu verfeinern. Damals war aber bereits klar gewesen, dass die ausgewerteten Informationen noch unvollständig waren. Die 2017 aufgenommenen Daten bargen noch weitere wertvolle, aber unveröffentlichte Hinweise darauf, welche Bedingungen in der unmittelbaren Nähe des Schwarzen Lochs herrschen.

Diese Informationen hat die internationale EHT-Forschungsgruppe, darunter Wissenschaftler vom Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie, nun in zwei neuen im „Astrophysical Journal“ erschienenen Publikationen (hier und hier) nachgeliefert. Es sind die sogenannten Polarisations-Daten, die Auskunft über die Schwingungsrichtung des empfangenen Lichts geben. Um zu verstehen, was es damit auf sich hat, muss man sich vergegenwärtigen, dass elektromagnetische Strahlung als Welle vorgestellt werden kann, die senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung schwingt. Ist diese Schwingungsrichtung gleichbleibend, spricht man von linear polarisiertem Licht.

Diesen Effekt kennt man aus dem Alltag etwa von manchen Sonnenbrillen, die nur Licht einer bestimmten Polarisationsrichtung durchlassen. Wenn man durch solche Brillen schaut, verstärkt der Polarisationseffekt Kontraste zwischen verschiedenartig an Oberflächen reflektiertem Licht, das durch die Reflexion in unterschiedlicher Weise polarisiert wurde. Anschaulich kann man sich Polarisationsfilter wie ein Gitter aus parallelen Stäben vorstellen, das nur Licht durchlässt, das in der entsprechenden Richtung schwingt.

Das Konzept der Polarisation ist schon nicht ganz einfach zu erklären. Aber auch die Beobachtung und Analyse dieser Schwingungsdaten sind deutlich anspruchsvoller als es für Daten der Fall ist, in denen Licht unabhängig von der Schwingungsrichtung registriert ist. Dass die Veröffentlichung der Polarisationsdaten des Schwarzen Lochs in M87 etwas länger dauern würde, war daher zu erwarten. Dazu kommt, dass die Interpretation dieser Beobachtungen vergleichsweise kompliziert zu modellierende Physik benötigt – die letztendlich von der Schwingungsrichtung des Lichts auf die Orientierung und Stärke der Magnetfelder und die Eigenschaften der Materie in der Nähe des Schwarzen Lochs schließen lässt.

Das Magnetfeld zu kennen ist wiederum zentral wichtig, um zu verstehen, wie sich die Materie am Rand des Schwarzen Lochs verhält. Die liegt dort nämlich in Form eines Plasmas vor, ist also elektrisch geladen und muss daher den Gesetzen der Elektrodynamik gemäß in seiner Bewegung dem Magnetfeld folgen. Hier gibt es noch viele offene Fragen zu beantworten, denn Schwarze Löcher senden gigantische Materieströme, sogenannte Jets, senkrecht zur der in das Schwarze Loch strömenden Materiescheibe aus.

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