Die turbulente Strömung um das supermassereiche Schwarze Loch von M 87
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie astronews.com
22. Januar 2025
Neues vom supermassereichen Schwarzen Loch von Messier 87:
Die Kombination von Beobachtungen mit dem Event Horizon Telescope mit
neuen, detaillierten Modellrechnungen lieferte jetzt weitere Erkenntnisse über die
Struktur und Dynamik des Plasmas in der Nähe des Ereignishorizonts. Sie
bestätigten zudem, dass die Rotationsachse des Schwarzen Lochs von M87* von der
Erde weg zeigt.

Beobachtete und computer-simulierte
theoretische Bilder von M 87*. Die Spalte links
zeigt EHT-Bilder von M 87* aus den
Beobachtungskampagnen 2018 und 2017. Die rechte
Spalte zeigt Beispielbilder aus allgemeinen
relativistischen magnetohydrodynamischen
Simulationen (GRMMHD) zu zwei verschiedenen
Zeitpunkten.
Bild:
Hung-Vi Pu (The Event Horizon Telescope
Collaboration, 2025, Astronomy & Astrophysics) [Großansicht] |
"Diese Studie unterstreicht die Bedeutung der Einbeziehung größerer und
vielfältigerer Simulationssätze bei der Untersuchung des supermassereichen
Schwarzen Lochs", erklärt Christian M. Fromm, Mitglied der EHT-Theorie-Gruppe
und Wissenschaftler an der Universität Würzburg und am Max-Planck-Institut für
Radioastronomie (MPIfR). "Durch die Integration von Multi-Epochen-Daten mit
fortgeschrittenen Modellen können wir die dynamischen Prozesse besser verstehen,
die die beobachteten Helligkeitsschwankungen bei M 87* antreiben. Dieser Ansatz
ebnet den Weg für zukünftige Studien, die sich auf das komplexe Zusammenspiel
von Plasmadynamik und Spin des Schwarzen Lochs konzentrieren."
"Die direkte Umgebung Schwarzer Löcher ist turbulent und dynamisch. Da wir
die Beobachtungen von 2017 und 2018 als voneinander unabhängige Messungen
betrachten können, haben wir eine neue Perspektive zur Untersuchung der Umgebung
des Schwarzen Lochs", erläutert Hung-Yi Pu, Assistenzprofessor an der
National Taiwan Normal University. "Diese Arbeit unterstreicht das
Potenzial der Beobachtung des Schwarzen Lochs in seiner zeitlichen Entwicklung."
Die Beobachtungen von 2018 bestätigten den leuchtenden Ring aus dem Bild von
2017 mit einem Durchmesser von etwa 43 Mikrobogensekunden; das entspricht den
theoretischen Vorhersagen für den Schatten eines Schwarzen Lochs mit einer Masse
von 6,5 Milliarden Sonnenmassen. Im Vergleich zu 2017 ist der hellste Teil des
Rings um 30 Grad gegen den Uhrzeigersinn verschoben, was auf Rotation und
Turbulenzen in der Akkretionsscheibe zurückzuführen ist. Dieses Verhalten stimmt
mit den Vorhersagen der Analyse von 2017 überein, die eine solche Verschiebung
erwarten ließen.
Unter Verwendung synthetischer Computermodelle, die dreimal umfangreicher
sind als diejenigen von 2017, analysierte das EHT-Team Akkretionssimulationen
der Beobachtungen aus beiden Jahren. Wenn sich Gas spiralförmig in ein Schwarzes
Loch hineinbewegt, kann es sich entlang der Rotationsachse (des Spins) des
Schwarzen Lochs ausrichten oder ihm entgegenwirken. Die beobachteten
Veränderungen lassen sich besser erklären durch Gas, das in entgegengesetzter
Richtung zum Schwarzen Loch rotiert.
"Die Beobachtungen von 2018 zeigen in Verbindung mit den Daten von 2017 ein
nuanciertes Bild des Akkretionsflusses von M 87*", sagt Eduardo Ros,
Wissenschaftler am MPIfR. "Die Studie unterstreicht, wie sich die
Plasmastrukturen in der Nähe des Ereignishorizonts entwickeln und gibt Hinweise
auf die Variabilitätsmechanismen, die die Umgebung von Schwarzen Löchern
bestimmen. Dieser iterative Prozess von Modellierung und Beobachtung ist
entscheidend, um den Geheimnissen der Dynamik der Umgebung Schwarzer Löcher auf
die Spur zu kommen."
Die neuen Erkenntnisse sind besonders wichtig vor dem Hintergrund der
zusätzlichen Beobachtungen des Schattens des Schwarzen Lochs bei 3 mm
Wellenlänge mit dem Global Millimeter VLBI Array (GMVA) im Jahr 2018,
die im April 2023 vorgestellt wurden. "Diese Beobachtungen, kombiniert mit den
Ergebnissen des EHT bei 1,3 mm Wellenlänge, liefern ein vollständigeres Bild der
Umgebung des Schwarzen Lochs und seiner Dynamik", fügt Thomas P. Krichbaum,
ebenfalls Wissenschaftler am MPIfR und Mitglied des Forscherteams, hinzu.
Die laufende Analyse der EHT-Daten aus den Folgejahren (2021 und 2022) wird
noch stärkere statistische Einschränkungen und tiefere Einblicke in die
turbulente Strömung der Materie bzw. des Gases um M 87* liefern. J. "Diese
Ergebnisse beruhen auf der kontinuierlichen Arbeit des EHT und finden
Bestätigung in den Untersuchungen mit dem GMVA. Sie zeigen, wie wichtig globale
Partnerschaften, modernste Technologien und beharrliches Forschen für den
wissenschaftlichen Fortschritt sind", so Anton Zensus, Direktor am MPIfR und
Gründungsvorsitzender der EHT-Kollaboration.
Das Event Horizon Telescope ist eine Zusammenschaltung mehrerer
Radioteleskope weltweit zu einem virtuellen Teleskop von der Größe der Erde. Es
lieferte bislang die detailliertesten Bilder von Schwarzen Löchern.
Über die Beobachtungen berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erschienen ist.
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