D14 Kosmologische Schwarze Löcher: Bild des Ereignishorizonts

Thema

Das zentrale Element dieses Modells ist das supermassereiche Schwarze Loch und insbesondere der Ereignishorizont, der es definiert. Dieser wird mithilfe zweier völlig unterschiedlicher Instrumente untersucht.

Ein globales Netzwerk von Radioteleskopen, synchronisiert zu einem einzigen Interferometer von der Größe der gesamten Erde, erreicht eine Winkelauflösung, die fein genug ist, um den Schattenwurf der Ereignishorizonte zweier verschiedener supermassereicher Schwarzer Löcher auf das umgebende heiße Material abzubilden.

Ein zweites Instrument, ein Infrarot-Interferometer, das vier große Teleskope kombiniert, erreicht eine ausreichende Auflösung, um die Umlaufbahnen einzelner Sterne um das Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie zu verfolgen. Dadurch wird die allgemeine Relativitätstheorie im Bereich starker Magnetfelder getestet und die Masse dieses zentralen Schwarzen Lochs direkt gemessen. Der bemerkenswerteste Aspekt des ersten Instruments ist, dass es effektiv ein Teleskop von der Größe der Erde erzeugt und anschließend mithilfe von Supercomputern die unabhängig voneinander an über den Globus verteilten Stationen aufgezeichneten Signale korreliert: Ein vor zig Millionen Jahren ausgesendetes Signal erreicht diese verschiedenen Stationen mit einer Verzögerung von nur Nanosekunden – eine Verzögerung, die sich anhand der Geometrie der Erde berechnen lässt.

Das Bemerkenswerteste am zweiten Instrument ist, dass es die Schwingungen eines heißen Flecks erfasst, der mit einem erheblichen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit kreist. Damit wird erstmals und im Maßstab eines realen Schwarzen Lochs die von der allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagte relativistische Präzession bestätigt. Vom Ereignishorizont, mit dem dieses Dokument beginnt, bis hin zur bestätigten relativistischen Präzession, mit der es endet, und über das globale Netzwerk von Radioteleskopen und das Infrarot-Interferometer, wird derselbe, per Definition unsichtbare Ereignishorizont durch kosmologische Schwarze Löcher zwei unabhängigen Tests unterzogen: einem, der ihn direkt fotografiert, und einem weiteren, der Umlaufbahn für Umlaufbahn misst, wie die allgemeine Relativitätstheorie seine unmittelbare Umgebung formt.

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