Es mag banal klingen zu sagen, dass das Universum voller Geheimnisse ist. Aber es ist wahr.
Das Wichtigste unter ihnen sind Dinge wie Dunkle Materie, Dunkle Energie und natürlich unsere alten Freunde, die Schwarzen Löcher. Schwarze Löcher mögen die interessantesten von allen sein, und die Bemühungen, sie zu verstehen - und zu beobachten - dauern an.
Diese Bemühungen werden im April verstärkt, wenn das Event Horizon Telescope (EHT) versucht, unser erstes Bild eines Schwarzen Lochs und seines Ereignishorizonts aufzunehmen. Das Ziel der EHT ist kein anderer als Schütze A, das schwarze Loch des Monsters, das im Zentrum unserer Milchstraßengalaxie liegt. Obwohl die EHT 10 Tage damit verbringen wird, die Daten zu sammeln, wird das eigentliche Bild erst 2018 fertig verarbeitet und verfügbar sein.
Das EHT ist kein einzelnes Teleskop, sondern eine Reihe von Radioteleskopen auf der ganzen Welt, die alle miteinander verbunden sind. Das EHT umfasst Superstars der Astronomiewelt wie das Atacama Large Millimeter Array (ALMA) sowie weniger bekannte Zielfernrohre wie das Südpolteleskop (SPT). Fortschritte in der Interferometrie mit sehr langer Basislinie (VLBI) haben es geschafft Es ist möglich, alle diese Teleskope so miteinander zu verbinden, dass sie wie ein großes Zielfernrohr von der Größe der Erde wirken.
Die kombinierte Leistung all dieser Teleskope ist entscheidend, denn obwohl das Ziel des EHT, Schütze A, mehr als das 4-Millionen-fache der Masse unserer Sonne hat, ist es 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Es ist auch nur etwa 20 Millionen km breit. Riesig aber winzig.
Das EHT ist aus mehreren Gründen beeindruckend. Um zu funktionieren, wird jedes der Komponententeleskope mit einer Atomuhr kalibriert. Diese Uhren halten die Zeit mit einer Genauigkeit von etwa einer Billionstelsekunde pro Sekunde. Der Aufwand erfordert eine Armee von Festplatten, die alle zur Verarbeitung per Jetliner zum Haystack Observatory am MIT transportiert werden. Diese Verarbeitung erfordert einen sogenannten Grid-Computer, eine Art virtueller Supercomputer mit 800 CPUs.
Aber was werden wir sehen, wenn die EHT ihre Sache getan hat? Was wir sehen könnten, wenn wir endlich dieses Bild bekommen, basiert auf der Arbeit von drei großen Namen in der Physik: Einstein, Schwarzschild und Hawking.
Wenn sich Gas und Staub dem Schwarzen Loch nähern, beschleunigen sie sich. Sie beschleunigen nicht nur ein wenig, sie beschleunigen auch sehr, und das gibt ihnen Energie, die wir sehen können. Das wäre der Halbmond des Lichts im obigen Bild. Der schwarze Fleck wäre ein Schatten, der vom Loch selbst über das Licht geworfen wird.
Einstein hat die Existenz von Schwarzen Löchern nicht genau vorhergesagt, aber seine allgemeine Relativitätstheorie. Es war die Arbeit eines seiner Zeitgenossen, Karl Schwarzschild, die tatsächlich festlegte, wie ein Schwarzes Loch funktionieren könnte. Schneller Vorlauf in die 1970er Jahre und die Arbeit von Stephen Hawking, der die sogenannte Hawking-Strahlung vorausgesagt hat.
Zusammengenommen geben uns die drei eine Vorstellung davon, was wir sehen könnten, wenn das EHT seine Daten endlich erfasst und verarbeitet.
Einsteins allgemeine Relativitätstheorie sagte voraus, dass supermassive Sterne die Raumzeit so weit verzerren würden, dass nicht einmal Licht ihnen entkommen könnte. Schwarzschilds Arbeit basierte auf Einsteins Gleichungen und zeigte, dass Schwarze Löcher Ereignishorizonte haben werden. Kein vom Ereignishorizont emittiertes Licht kann einen externen Beobachter erreichen. Und Hawking Radiation ist die theoretisierte Schwarzkörperstrahlung, die voraussichtlich von Schwarzen Löchern freigesetzt wird.
Die Kraft des EHT wird uns helfen, unser Verständnis von Schwarzen Löchern enorm zu klären. Wenn wir sehen, was wir zu sehen glauben, bestätigt dies Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie, eine Theorie, die immer wieder beobachtend bestätigt wurde. Wenn EHT etwas anderes sieht, etwas, das wir überhaupt nicht erwartet haben, dann bedeutet das, dass Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie es falsch verstanden hat. Darüber hinaus verstehen wir die Schwerkraft nicht wirklich.
In Physikkreisen sagen sie, dass es niemals klug ist, gegen Einstein zu wetten. Er hat sich immer wieder als richtig erwiesen. Um herauszufinden, ob er wieder Recht hatte, müssen wir bis 2018 warten.
