Das NASA-Video zeigt die erstaunliche Größe der größten Schwarzen Löcher des Universums | Wissenschaft | Nachricht

Die beeindruckende Größe der größten Schwarzen Löcher des Universums – die satte 60 Milliarden Sonnenmassen wiegen können – wurde in einer NASA-Animation offengelegt. Der Clip vergleicht die Größe von zehn Schwarzen Löchern mit der Größe unseres eigenen Sonnensystems. Es endet mit dem monströsen TON 618, dem massereichsten Schwarzen Loch, das der Wissenschaft derzeit bekannt ist. Dieser Koloss wiegt mehr als 60 Milliarden Mal so viel wie die Sonne und hat einen dunklen zentralen Schatten, der größer ist als unser gesamtes Sonnensystem.

Schwarze Löcher sind Regionen, in denen das Gewebe der Raumzeit durch konzentrierte Masse so deformiert ist, dass jenseits ihres „Ereignishorizonts“ nichts – nicht einmal Licht – ihrer Schwerkraft entkommen kann.

Der Lichtweg, der dieses Schicksal knapp verfehlt, wird immer noch durch die Gravitationsquelle des Schwarzen Lochs verzerrt.

Für den entfernten Beobachter erzeugen diese beiden Effekte zusammen einen „Schatten“, der etwa doppelt so groß ist wie der eigentliche Ereignishorizont des Schwarzen Lochs, umgeben von einer ringförmigen Lichtstruktur.

Diese entsteht, wenn Licht, das von einer „Akkretionsscheibe“ emittiert wird, Materie, die auf das Schwarze Loch zufällt, um den Schatten herum gebogen wird.

Diese Merkmale sind vielleicht vom allerersten direkten Foto eines Schwarzen Lochs – Pōwehi in der Galaxie Messier 87, etwa 55 Millionen Lichtjahre entfernt – bekannt, das bereits 2019 von der Event Horizon Telescope (EHT)-Kollaboration veröffentlicht wurde.

Normalerweise wiegen Schwarze Löcher etwa das 5- bis 10-fache der Masse unserer Sonne, was durch die Größe des Sterns eingeschränkt wird, der sie überhaupt erst gebildet hat.

Astronomen haben jedoch auch herausgefunden, dass die meisten Galaxien auch „supermassive“ Schwarze Löcher in ihrem Zentrum enthalten.

Diese atemberaubenden Materiekonzentrationen können das Millionen- oder sogar Milliardenfache der Sonnenmasse enthalten.

Zum Beispiel wiegt Sagittarius A* – das supermassereiche Schwarze Loch im Herzen unserer Galaxie, der Milchstraße – mehr als 4 Millionen Sonnenmassen.

Der Astrophysiker Dr. Jeremy Schnittman vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, sagte: „Direkte Messungen, viele davon mit Hilfe des Hubble-Weltraumteleskops, bestätigen das Vorhandensein von mehr als 100 supermassiven Schwarzen Löchern.

„Wie werden sie so groß? Wenn Galaxien kollidieren, können auch ihre zentralen Schwarzen Löcher miteinander verschmelzen.“

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In der neuen Animation vergleicht die NASA die Größe von 10 supermassereichen Schwarzen Löchern – darunter sowohl Sagittarius A* als auch Pōwehi – geordnet nach der Ausdehnung ihrer Schatten.

Pōwehi zum Beispiel, von dem angenommen wird, dass es die gleiche Masse wie 5,4 Milliarden Sonnen enthält, hat einen Schatten, der so groß ist (wäre es möglich!), dass ein Lichtstrahl mit einer Geschwindigkeit von 670 Millionen Meilen pro Stunde immer noch zweieinhalb dauern würde Tage, um es zu überqueren.

Beginnend in der Nähe der Sonne zieht sich der Rahmen des Videos allmählich zurück und vergleicht die immer größer werdenden Schwarzen Löcher mit erkennbaren Objekten aus unserem Sonnensystem, wie den verschiedenen Planetenbahnen und dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter.

(Es sei darauf hingewiesen, dass die Umlaufbahn des Saturn in dem Video fälschlicherweise als „Umlaufbahn des Jupiter“ bezeichnet worden zu sein scheint – letztere ist die vorherige, unbeschriftete, engere Bahn um die Sonne.)

An erster Stelle steht das Schwarze Loch im Herzen der Zwerggalaxie J1601+3113. Trotz eines Gewichts von 100.000 Sonnenmassen wurde all diese Materie so komprimiert, dass der Schatten des Schwarzen Lochs kleiner ist als unsere Sonne.

Beim Schwenken der Kamera zeigt sich, dass der Schatten von Sagittarius A* einen Durchmesser hat, der etwa halb so groß ist wie der Umlauf des Planeten Merkur um die Sonne.

Das Video hebt auch den Größenunterschied zwischen den beiden supermassiven Schwarzen Löchern in der Galaxie NGC 7727 hervor, die etwa 76 Millionen Lichtjahre von der Milchstraße entfernt liegt.

Der kleinere der beiden wiegt „nur“ das 6-Millionen-fache der Sonne, während sein größerer Begleiter kolossale 150 Sonnenmassen enthält.

Astronomen erwarten, dass das Paar derzeit etwa 1.600 Lichtjahre voneinander entfernt ist und innerhalb der nächsten 250 Millionen Jahre kollidieren und verschmelzen wird.

Der NASA-Astrophysiker Dr. Ira Thorpe – ebenfalls vom Goddard Space Flight Center – sagte: „Seit 2015 haben Gravitationswellen-Observatorien auf der Erde die Verschmelzung von Schwarzen Löchern mit einigen Dutzend Sonnenmassen entdeckt, dank der winzigen Wellen in der Raumzeit, die diese Ereignisse erzeugen.

„Verschmelzungen von supermassiven Schwarzen Löchern werden Wellen mit viel niedrigeren Frequenzen erzeugen, die mit einem weltraumgestützten Observatorium nachgewiesen werden können, das millionenfach größer ist als seine erdgestützten Gegenstücke.“

Zu diesem Zweck entwickeln die NASA und die Europäische Weltraumorganisation gemeinsam die Laser Interferometer Space Antenna – oder kurz „LISA“ – eine Gravitationswellen-Messkonstellation aus drei Raumfahrzeugen, die innerhalb der nächsten zehn Jahre starten soll.

Indem sie Laserstrahlen über die Millionen von Kilometern, die sie trennen, hin und her schießen – und diese Entfernungen messen – werden diese Raumfahrzeuge die subtilen Änderungen in der Raumzeit erkennen, die durch vorbeiziehende Gravitationswellen verursacht werden.

Wissenschaftler erwarten, dass LISA in der Lage sein wird, Gravitationswellen nachzuweisen, die durch die Verschmelzung von Schwarzen Löchern mit Massen von bis zu einigen hundert Millionen Sonnenmassen entstehen.