Man nehme eine gleißende Spirale aus Licht, innen gelb, nach außen rötlicher, die eine schwarze Kugel umwabert, aus der wiederum ein gleißender Lichtstrahl hervorschießt – fertig ist das Schwarze Loch. Zumindest am Computer. Denn wie Schwarze Löcher aussehen, haben Forscher bislang bloß simuliert. Gesehen hatte solch ein galaktisches Massemonster des Universums bis vor wenigen Monaten niemand.

Nun aber gibt es Gewissheit: Ein internationales Forscherteam hat ein Schwarzes Loch aufgenommen, genau genommen seine direkte Umgebung. Das Bild zeigt erstmals authentisch das, was der Physiker Albert Einstein nur mit den komplizierten Formeln seiner Allgemeinen Relativitätstheorie ausdrücken konnte.

Es ist das Porträt des superschweren Giganten im Zentrum der Galaxie Messier 87. Und so zeigt dieser erste Blick auf ein Schwarzes Loch auch erneut: Einsteins mehr als ein Jahrhundert alte Theorien sind noch immer für Entdeckungen gut. Und für große Errungenschaften braucht es bei aller Technologie, die der Menschheit zur Verfügung steht, noch immer enorme Anstrengungen.

Heute um 15:07 mitteleuropäischer Zeit hat das Team des Event-Horizon-Teleskop-Projekts (EHT) die Aufnahme vorgestellt. Deutlich zeigt sie den intensiven Lichtkreis, der das Schwarze Loch im Zentrum von M87 umgibt und damit auch ein klar umrissenes Loch.


Minutiös war die Präsentation geplant und im großen Stil inszeniert. "Bahnbrechendes" war von der Europäischen Südsternwarte angekündigt worden. Seit einigen Monaten hatte die Fachwelt das Abbild bereits erwartet. Schließlich war bekannt, dass die Forscherinnen und Forscher anstrebten, die erste echte Aufnahme mit Schwarzem Loch zu liefern und sie zwischenzeitlich von erfolgreichen Messungen berichtet haben.

Schwarze Löcher - Erste Aufnahme eines Schwarzen Lochs Das Bild zeigt, was der Physiker Albert Einstein in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie beschrieben hatte. An dem Projekt arbeiteten 200 internationale Forscher. © Foto: Event Horizon Telescope (EHT)

Die Präsentation fand gleichzeitig auf sechs Pressekonferenzen in Brüssel, Washington, Santiago de Chile, Tokio, Taipeh und Shanghai statt. Die Veröffentlichung von mehreren begleitenden Studien in der Fachzeitschrift Astrophysical Journal Letters zur selben Zeit. Darin beschreiben die Autorinnen und Autoren ausführlich das Projekt, die Instrumente, Kalibration, Bildgebung, ergänzende Simulationen und liefern eine Deutung der Ergebnisse. "Die Wissenschaftsgeschichte wird sich in die Zeit bevor und nach dem Bild teilen", hieß es auf der Pressekonferenz. 

Was für ein Aufriss! Allerdings, so viel Verständnis sollte sein, ist den Forscherinnen und Forschern gelungen, an dem die Menschheit bisher gescheitert ist: ein Bild von etwas, das irgendwie nichts ist und doch so gigantisch viel.

Der Glanz des Unsichtbaren

Schwarze Löcher haben keine Oberfläche wie ein Planet. Vielmehr ist jedes Loch eine Region im Weltraum, in dem die Materie in sich selbst zusammengefallen ist. Dort konzentriert sich enorm viel Masse auf winzig kleinem Raum, der deshalb stark gekrümmt ist. Weil er so stark gekrümmt ist wiederum, besitzt er eine enorme Anziehungskraft. Nichts kann entrinnen – aus einem Schwarzen Loch dringt kein Teilchen Licht, kein Photon, zur Erde. Ab und an jedoch entweicht von den Polen des Lochs ein senkrecht zur Scheibe stehender Strahlungskegel, darauf lassen Messungen schließen. Solch ein Jet könnte etwa die Quelle von Radiostrahlung sein, wie sie aus dem Loch im Zentrum unserer Galaxie hervorgeht (Astrophysical Journal: Issaoun et al., 2019).

© Martin Bernetti/AFP/Getty Images

3.500 Terabyte Daten haben die Forscher gesammelt.

Den Punkt ohne Wiederkehr für Lichtteilchen nennen Astrophysiker den Ereignishorizont. Ab hier schluckt ein Schwarzes Loch alles. Was sich hinter ihm abspielt, entzieht sich jeglicher direkten Beobachtung. Doch bis dorthin ist etwas zu erkennen. Denn die große Masse Schwarzer Löcher führt nicht nur dazu, dass Licht abgelenkt wird, sondern sie saugt auch Gas und Staub, die es umgeben, auf Spiralbahnen an. Das Material verschwindet zwar letztlich ebenfalls im Loch, sorgt auf dem Weg dorthin jedoch für einen hell strahlenden Lichtkreis. Genau diesen hat das EHT-Team nun aufgenommen. Eine historische Leistung.

Der direkte Blick auf den Ereignishorizont ermöglicht es, Albert Einsteins Relativitätstheorie sowie alternative Gravitationstheorien unter den extremsten Bedingungen grundlegend zu testen. Zwar hatten Forscher mithilfe des Laser-Interferometers LIGO bereits Einsteins vermutete Gravitationswellen nachgewiesen – dafür gab es 2017 den Nobelpreis in Physik – und Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik war es vergangenes Jahr gelungen, die von Einstein vorhergesagte Gravitationsrotverschiebung zu beobachten (Astronomy & Astrophysics: Genzel et al., 2018). Und nicht zuletzt simulierten Forscherinnen und Forscher des Projekts BlackHoleCam erstmals realistische Bilder eines Schwarzen Lochs nach Einsteins Theorien und verglichen sie mit anderen Simulationen, die mithilfe weiterer Schwerkrafttheorien errechnet worden waren – interessanterweise lassen sie sich kaum unterscheiden (Nature Astronomy: Mizuno et al., 2018). Der letzte Beweis aber, die direkte Beobachtung eines Schwarzen Lochs, stand noch aus.

Schwarze Löcher sind zwar gewaltig, doch eben auch ziemlich weit von der Erde entfernt, verdeckt von interstellarem Staub. Obwohl Astronominnen und Astrophysiker mehrere der galaktischen Massemonster im Universum ziemlich genau verorten können und ihre Teleskope nach ihnen ausrichten, hielt das EHT-Team nur zwei für potenziell porträttauglich: Sagittarius A*, kurz Sgr A* sowie Virgo A – die jeweils hellsten Radioquellen in den Sternbildern des Schützen und der Jungfrau.

Sagittarius A* ist das nächstgelegenste Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße, etwa 26.500 Lichtjahre von der Erde entfernt. Es misst rund vier Millionen Sonnenmassen, eine schier unvorstellbare Zahl (Nature: Eckart & Genzel, 1996). Zum Vergleich: Allein unsere Sonne hat eine Masse, die etwa dem 333.000-fachen der Erde entspricht. Virgo A in der Galaxie M87 ist rund 55 Millionen Lichtjahre entfernt, mit seinen lange Zeit auf zwischen 3,5 und 6,4 Milliarden geschätzten Sonnenmassen aber noch einmal deutlich umfassender (Astrophysical Journal: Walsh et al., 2013 & Astrophysical Journal: Gebhardt & Thomas, 2009).

Von der Erde aus betrachtet sind beide damit in etwa gleich winzig. Die scheinbare Ausdehnung von beiden beträgt am Himmel etwas weniger als ein 100 Millionstel Winkelgrad – das entspricht der Größe eines Tennisballs auf dem Mond. Mit einem einzelnen Teleskop lässt sich da nichts Brauchbares erkennen. Mehrere zusammengeschaltet jedoch sehen scharf genug.