"Die Bildqualität wird noch besser werden"

Forscherinnen und Forscher haben acht über den Erdball verteilte Teleskope verbunden, mit ihnen in den Weltraum geblickt und so das erste echte Abbild eines Schwarzen Lochs gemacht. Michael Kramer, Direktor des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn und einer der Beteiligten, erklärt, warum diese eine Aufnahme so vieles verändert.

ZEIT ONLINE: Was der Physiker Albert Einstein nur mit seinen Formeln beschreiben konnte, haben Sie mit Ihren Kollegen sichtbar gemacht: ein Schwarzes Loch. Wie fühlt sich das an?

Michael Kramer: Sehr gut. Es ist hervorragend, sich nun endlich vorstellen zu können, wie ein Schwarzes Loch aussieht. Erstmals habe ich das Bild im Sommer 2018 gesehen. Dann haben mehrere Teams unabhängig geprüft, ob alles stimmt oder ob es Messfehler gibt, die zu bestimmten Effekten wie dem unterschiedlich stark leuchtenden Ring geführt haben. Außerdem wollten wir ja nicht nur ein schönes Bild erzeugen, sondern auch verstehen, ob das Ergebnis mit der Theorie übereinstimmt. Es ist etwas unheimlich, dass das Bild wie die Simulation aussieht.

Da ist es! Der erste direkte visuelle Nachweis für ein supermassereiches Schwarzes Loch stammt aus dem Zentrum der gewaltigen Galaxie Messier 87. © EHT-Kollaboration

ZEIT ONLINE: Ganz genauso sieht es aber nicht aus, es ist zum Beispiel ein wenig unscharf.

Kramer: Das stimmt. Das liegt unter anderem daran, dass längst nicht alle Daten eingearbeitet wurden, die wir zur Verfügung haben. Die Bildqualität wird in den nächsten Jahren noch deutlich besser. Mich erinnert es ein wenig an Christiaan Huygens' Entdeckung der Saturnringe im 17. Jahrhundert. Auf denen war auch kaum etwas zu erkennen, aber der Schritt war wichtig für das Verständnis von Planeten in der damaligen Zeit.

ZEIT ONLINE: Warum sind Schwarze Löcher so schwierig abzubilden?

Kramer: Es strahlt kein Licht aus ihnen heraus und sie befinden sich zugleich vor schwarzem Himmel. Wir mussten also einen Trick nutzen. Wir wussten, dass es im Zentrum der Galaxie M87 große Gasmengen gibt, die in das Schwarze Loch hineinstürzen und die sich währenddessen aufheizen und dabei einen hellen Hintergrund bilden. Er umgibt das Loch und macht es damit sichtbar.

Michael Kramer ist Direktor des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn und Mitglied des Event-Horizon-Teleskop-Projekts. Mit zwei Kollegen leitet er dort das Team der BlackHoleCam, das entscheidend zum Gelingen des EHT-Projekts beigetragen hat. © NARIT

ZEIT ONLINE: Das Bild zeigt dementsprechend einen einen dunklen Kreis umhüllt von einem flammend rot-orangefarbenen Lichtring. Dieser ist aber auf einer Seite heller als auf der anderen.

Kramer: Wir sehen eine Gasscheibe, die in das Schwarze Loch hineinfällt. Auf der einen Seite des Rings bewegt sich das Gas auf uns zu, auf der anderen von uns weg. Dort, wo das Gas auf uns zukommt, ist mehr Licht zu sehen. Die Gravitationskraft des Lochs ist dabei zusätzlich so stark, dass wir selbst Licht von seiner Rückseite sehen können. Wir haben also den Schatten, einen Photonenring drumherum und die Eigenschaften der Scheibe. In der Folge können wir nun die Masse des Lochs deutlich genauer bestimmen. Geschätzt worden war bislang, dass sie zwischen 3,5 und 6,4 Milliarden Sonnenmassen liegt. Jetzt wissen wir: Der größere Wert ist korrekter, das Schwarze Loch in M87 ist damit 1.000-mal schwerer als das in der Milchstraße.

ZEIT ONLINE: Sie sagen, man könne das Schwarze Loch "sehen". Dabei handelt es sich streng genommen um einen Blick in die Vergangenheit.

Kramer: Das Schwarze Loch ist etwa 55 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Das heißt, die nun abgebildeten Photonen sind etwa zu der Zeit losgereist, als es noch Dinosaurier auf der Erde gab, und sie erreichten uns genau rechtzeitig. Zu einem Zeitpunkt, als unsere Teleskope bereit waren.

"Es ist schon schade, dass wir keinen offenbaren Jet sehen"

ZEIT ONLINE: Einstein hat errechnet, wie ein Schwarzes Loch aussehen muss. Steht mit der Aufnahme fest, dass er richtiglag?

Kramer: Momentan sind die Daten mit seiner Theorie konsistent. Aber in den nächsten Jahren werden wir die Theorie mit besseren Daten weiter überprüfen können. Man kann nie sagen, dass eine Theorie hundertprozentig richtig ist, sondern immer nur, ob sie die gesammelten Daten richtig beschreibt. Neue Daten könnten die Theorie später widerlegen.

Die künstlerische Darstellung zeigt den Weg von Lichtstrahlen um ein Schwarzes Loch. © Nicolle R. Fuller/NSF

ZEIT ONLINE: Auf manchen der simulierten Bilder war noch ein Materiestrahl zu sehen, der von den Polen des Lochs ausging. Sie und Ihre Kollegen nennen diese weggeschleuderten Teilchen Jets. Die Aufnahme von M87 zeigt keinen Jet. Warum?

Kramer: M87 hat einen sehr großen Jet, der schon anderweitig beobachtet worden ist. Aber wir wissen nicht, wo genau er entsteht, also wo die Materie zum Strahl gebündelt wird. Es könnte sein, dass helle Teile der Scheibe durch die Jetformation zustande gekommen sind. Die Qualität unserer Aufnahme reicht aber nicht, um diese Annahme zu bestätigen.

ZEIT ONLINE: Nun wollte das EHT aber eben nicht nur das erste Abbild eines Schwarzen Lochs anfertigen. Das Projekt, an dem Sie beteiligt sind, wollte auch klären, was die Jets antreibt, etwa ob sie durch die Drehung des Schwarzen Lochs selbst entstehen. Sind Sie diesbezüglich ein wenig enttäuscht?

Kramer: Es ist schon schade, dass wir keinen offenbaren Jet sehen. Aber mit neuen Entdeckungen kommen neue Fragen, und wir entwickeln uns weiter.

ZEIT ONLINE: Mit mehr und genaueren Bildern?

Kramer: Es gibt bereits weitere Aufnahmen aus dem Jahr 2018, die deutlich mehr Lichtteilchen aufgefangen haben – auch wenn das Wetter etwas schlechter war. Das führt automatisch zu einer besseren Bildqualität. Zudem möchten wir das Projekt um neue Teleskope erweitern. So verbessern wir gerade die Antennen des deutsch-französisch-spanischen IRAM-Instituts in der Nähe von Grenoble. Auch ein Teleskop im südlichen Afrika, beispielsweise in Namibia, mit geeigneter Antenne wäre wünschenswert.

Ein Teleskop so groß wie die Erde

Für das Event-Horizon-Teleskop wurden acht einzelne Instrumente zusammengeschlossen.

ZEIT ONLINE: Welche Löcher könnte man dann noch beobachten?

Kramer: Die zweite Quelle, die wir beobachten, ist das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße. Das ist 1.000-mal weniger massereich, ist aber auch 1.000-mal näher. Es erscheint also fast genau gleich groß. Andere Schwarze Löcher sind entweder weiter weg oder haben weniger Masse, sodass sie kleiner am Himmel erscheinen. Diese Messungen werden schwerer, eine bessere Auflösung wäre hilfreich.

ZEIT ONLINE: Manche fanden das Bild des Schwarzen Lochs wenig spektakulär. Was möchten Sie diesen Menschen sagen?

Kramer: Das ist insofern verständlich, als dass die weitverbreiteten Simulationen äußerst beeindruckend sind. Das reale Bild fällt da etwas ab. Wir hätten, wie gesagt, noch präzisere Bilder liefern können, aber wir wollten die Welt nicht noch länger vertrösten. Und ganz ehrlich: Trotz aller Unschärfe ist das Bild aufregend. Wir hatten keine Zweifel, dass Schwarze Löcher existieren, und eine gute Vermutung, wie sie aussehen. Nun wissen wir es. Die Aufnahme ist der Beginn einer neuen Zeit, in der sich das Bild in jedem Lehrbuch wiederfinden wird.

Wie Schwarze Löcher entstehen, welche neuen Exoplaneten aufgespürt wurden und wann der Mensch zum Mars aufbricht, lesen Sie in unserem Schwerpunkt zu Astronomie und Raumfahrt.