Wir haben alle schon Fotos von Planeten gesehen, die im Weltraum herumschweben, aber hast du dir schon mal überlegt, wie eine Aufnahme eines Schwarzen Lochs aussehen könnte? Nicht die computergenerierten Darstellungen, die man bei Google Bilder oder als gewöhnlichen Desktop-Hintergrund sieht, sondern ein echtes, reales Foto davon.
Es mag wie ein weit hergeholtes Konzept erscheinen, aber das Event-Horizon-Teleskop Genau das macht dieses Projekt aus. Es ist eine außergewöhnliche Begegnung zwischen Fotografie und Weltraumforschung.
Das ist so, als würde man draußen stehen und versuchen, ein Foto von einer DVD auf dem Mond zu machen.
Das Team des Event Horizon Telescope plant, das weltweit erste Foto des supermassiven Schwarzen Lochs Sagittarius A* (ausgesprochen: Sagittarius “A”-Stern) in der Milchstraße aufzunehmen. Trotz seines einschüchternden Namens hat das Schwarze Loch selbst einen Durchmesser von 24 Millionen km und ist damit 17 Mal so groß wie die Sonne. Das klingt zwar riesig, ist aber ziemlich mickrig im Vergleich zum größten jemals entdeckten Schwarzen Loch, das schätzungsweise 21 Milliarden Mal so groß ist wie die Sonne.
“Unsere Herausforderung besteht darin, dass wir versuchen, etwas zu fotografieren, das sehr, sehr weit weg ist”, sagt Feryal Ozel, EHT-Teammitglied und Professor für Astronomie und Physik an der University of Arizona. “Unser Objekt ist so weit weg und am Himmel so winzig, dass es so ist, als stünde man draußen und würde versuchen, ein Foto von einer DVD auf dem Mond zu machen.”
Ein modellierter Schatten eines Schwarzen Lochs (links) und zwei simulierte Beobachtungen von Sgr A* mit einem Array aus 7 bzw. 13 Teleskopen (Fish & Doeleman)
Und weit ist es tatsächlich. Sagittarius A* liegt ganze 25.000 Lichtjahre von uns hier auf der Erde entfernt. Theoretisch könnte ein Teleskop von der Größe unseres Planeten ein Bild dieses schwer fassbaren Schwarzen Lochs aufnehmen. Da ein solches Unterfangen buchstäblich unmöglich ist, besteht für Wissenschaftler die einzige Möglichkeit, ein Foto von Sagittarius A* zu machen, darin, neun verschiedene Teleskope so zu koordinieren, dass sie das Schwarze Loch über einen kurzen Zeitraum hinweg beobachten und ein Bild davon erstellen.
Die Teleskope sind über die ganze Welt verteilt, mit Stationen in der Antarktis, in Chile, auf Hawaii, in Deutschland, Spanien, Mexiko und Arizona. Jedes der Teleskope wird das Signal im Frühjahr nächsten Jahres über einen Zeitraum von etwa einer Woche zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufzeichnen – eine Strategie, die zu demselben Endergebnis führt, das auch ein Gerät von der Größe der Erde liefern würde.
Auch wenn dieses Projekt nicht gerade viel Raum für Kreativität lässt, sind die Art und Weise, wie die Teleskope rund um die Erde vernetzt werden, und die Kommunikation, die dadurch zwischen ihnen ermöglicht wird, ziemlich einzigartig. Das Team nutzt spezielle Aufnahmetechniken, um mit diesen Teleskopen quasi eine Kamera von der Größe der Erde zu bauen. Wenn das kein groß angelegtes Denken ist, wissen wir auch nicht, was sonst.
Wir glauben zu wissen, wie ein Schwarzes Loch aussehen sollte, aber um es herum wirbelt Gas herum, und dieses Gas könnte ziemlich verrückte Dinge anstellen.
“Das Schönste an dieser Arbeit ist für mich, mich darauf vorzubereiten, was wir vielleicht zu sehen bekommen”, erklärt Ozel. “Da unsere Teleskope so weit über die Erde verteilt sind, müssen wir daran arbeiten, unser Bild so scharf wie möglich zu machen. Wenn man ungefähr weiß, wonach man sucht, gibt es Bildrekonstruktionstechniken, die man nutzen kann. Der Teil, an dem ich am intensivsten gearbeitet habe, ist der Versuch, auf alle Möglichkeiten vorbereitet zu sein. Wir glauben zu wissen, wie ein Schwarzes Loch aussehen sollte, aber um es herum wirbelt Gas, und dieses Gas könnte ziemlich verrückte Dinge anstellen.”
Wirbelndes Gas ist nicht die einzige Besonderheit, mit der Ozel und ihr Team beim „Event Horizon“-Projekt konfrontiert sind. Das EHT-Team steht vor einer Reihe von Herausforderungen – sowohl wissenschaftlicher als auch anderer Art –, die bewältigt werden müssen, damit dieses Foto Wirklichkeit werden kann. Zunächst einmal ist die Ausrüstung, die an jedem Teleskop angebracht wird, so spezialisiert, dass sie für jedes am Projekt beteiligte Gerät maßgefertigt werden muss. Jedes Teleskop benötigt außerdem eine Atomuhr, die mit einer Genauigkeit von einer Milliardstel Sekunde messen kann – also ein kleines bisschen präziser als eine gewöhnliche Casio-Uhr.
EHT-Teleskope
Jedes Teleskop, das das Schwarze Loch beobachtet, hat nur ein begrenztes Beobachtungsfenster, da die Teleskope selbst nicht beweglich sind. Das stellt eine weitere große Herausforderung dar, da Sagittarius A* nicht statisch ist, sondern sich am Himmel bewegt. Da das Team versucht, bestimmte Teleskope rund um die Erde zu koordinieren, können die Beobachtungen bis zu zwölf Stunden dauern. “Man kann das damit vergleichen, ein Bild Pixel für Pixel auszufüllen”, erklärt Ozel.
Das vollständige Array-Bild wird Anfang März oder April 2017 über eine Woche hinweg “aufgenommen”. Diese Woche reicht dem Team jedoch möglicherweise nicht aus, um ein klares Bild zu erhalten, da es das Experiment wiederholen und im Laufe der Zeit noch mehr Daten sammeln möchte. “Wir wollen sichergehen, dass wir das Schwarze Loch nicht zu einem bestimmten Zeitpunkt betrachten. In der Wissenschaft hoffen wir immer darauf, Dinge wiederholen zu können, daher hoffen wir, das in den kommenden Jahren noch einmal machen zu können”, sagt sie.
Der menschliche Aspekt des „Event Horizon“-Projekts ist eine weitere große Herausforderung für Ozel und ihr Team. Der gemeinsame Aufwand, der mit der Fotografie von Sagittarius A* verbunden ist, ist geradezu astronomisch. Ozel arbeitet an diesem Projekt mit einem Team von über 200 Wissenschaftlern aus mehr als 20 verschiedenen Institutionen rund um den Globus zusammen. Es ist ein riesiges Gemeinschaftsprojekt, das ein tiefes Verständnis für die verschiedenen Kulturen auf der ganzen Welt erfordert, ein gutes Gespür für die politischen Zusammenhänge beim Einsatz verschiedener Instrumente und ein klares Bewusstsein dafür, dass nicht alle Wissenschaftler unbedingt auf die gleiche Weise arbeiten oder kommunizieren.
Sicherzustellen, dass jeder die gebührende Anerkennung bekommt, ist definitiv eine riesige Herausforderung. Stell dir mal vor, du versuchst, ein einziges Bild mit 200 Fotografen zu machen, die alle ihren Namen darauf haben wollen!
“Nicht alle Wissenschaftler sind darauf trainiert, in großen Gruppen zusammenzuarbeiten, daher stellt der soziologische Aspekt eine Herausforderung dar”, erklärt Ozel. “Es gibt viele introvertierte Menschen oder Leute, die durch die Einrichtung, für die sie arbeiten, unterschiedlichen Einschränkungen unterliegen. Sicherzustellen, dass jeder die ihm zustehende Anerkennung bekommt, ist definitiv eine riesige Herausforderung. Stell dir mal vor, du versuchst, ein einziges Bild mit 200 Fotografen zu machen, die alle ihren Namen darauf haben wollen!”
Die Vorfreude auf das Event-Horizon-Telescope-Projekt steigt weiter, denn das weltweit erste Foto eines Schwarzen Lochs könnte schon in wenigen Monaten Realität werden. Ganz gleich, wie das Bild aussehen wird, das aus dieser globalen Teamleistung entsteht – wir sind sicher, dass das Endergebnis des Event-Horizon-Projekts die Welt in Staunen versetzen wird.
Künstlerische Darstellung eines Schwarzen Lochs (ESO/L. Calçada)
