Wissenschaftler sehen nach dem Triumph des Event Horizon Telescope eine tiefe Bedeutung in Schwarzen Löchern

Warum sind Schwarze Löcher so verlockend?

Sie könnten viele Gründe anführen: Sie sind stofffressende Monster, was sie zu den perfektes Plotgerät für einen Disney-Film . Sie verzerren die Raumzeit und demonstrieren seltsame Implikationen der allgemeinen Relativitätstheorie. Sie sind so massiv, dass innerhalb einer Grenze, die als Ereignishorizont bekannt ist, nichts – nicht einmal Licht – seinem gravitativen Griff entkommen kann.

Aber das vielleicht faszinierendste Merkmal von Schwarzen Löchern ist ihr schieres Mysterium. Aufgrund der Relativitätsregeln kann niemand berichten, was innerhalb der Grenzen eines Schwarzen Lochs passiert.

„Wir könnten all die verrückten Dinge erleben, die in einem Schwarzen Loch vor sich gehen, aber wir könnten es niemandem erzählen“, sagte der Radioastronom Heino Falcke genannt. 'Wir wollen wissen, was da los ist, aber wir können nicht.'

Falcke und seine Kollegen in der International Event Horizon Teleskop Projekt hat den Schleier erst vor zwei Jahren gelüftet, als sie die das erste Bild, das jemals vom Schatten eines supermassiven Schwarzen Lochs aufgenommen wurde . Aber das anhaltende Mysterium ist ein wichtiges Thema in Falckes neuem Buch über die EHT-Quest. „Licht in der Dunkelheit: Schwarze Löcher, das Universum und wir“ — und in der neuesten Ausgabe des Fiction Science-Podcast , das sich auf die Schnittmenge von Fakten und Science-Fiction konzentriert.

Falcke, wer ist ein Professor für Astrophysik an der Radboud University in den Niederlanden, ist gut positioniert, um einen Einblick in die Schwierigkeiten und Erfolge zu geben, die das Team des Event Horizon Telescope auf dem Weg zu seinem bahnbrechenden Bild im Jahr 2019 erlebte.

Vor 20 Jahren drängte Falcke auf die Idee, Daten von Radioteleskopen auf der ganzen Welt zu Bilder der Schwarzen Löcher erzeugen, die im Herzen von Galaxien liegen , einschließlich unserer eigenen Milchstraße. Als die Idee aufkam, wurde er Vorsitzender des Wissenschaftsrats des Projekts – und half dabei, Hunderte von Astronomen bei ihren Beobachtungen zu leiten, die Daten von acht Standorten rund um den Globus zurückzusenden und Algorithmen zur Generierung der Bilder zu entwickeln.

Falcke und seine Teamkollegen haben sich vielen irdischen Herausforderungen gestellt:

• Weil das Projekt auf präzise synchronisierte Funkbeobachtungen in Schauplätze von Hawaii und Spanien bis Chile und der Antarktis , mussten Astronomen an jedem Standort warten, bis das Wetter gut genug ist. Dafür stellt sich heraus, dass der April der freundlichste Monat ist. „Für keines der Teleskope ist es die beste Zeit des Jahres – aber für alle die am wenigsten schlimmste“, erklärte Falcke.
• Hunderte Billionen Datenbytes wurden an jedem Tag einer Beobachtungskampagne gesammelt, und es dauerte bis zu sechs Monate, all diese wertvollen Daten auf die Festplatten zurückzubekommen. In der Antarktis etwa schloss der Südwinter bis Oktober Verschiffungen aus.
• Das Team hatte sowohl mit sozialen als auch mit technischen Pannen zu kämpfen. In Mexiko wurde ein Forscher während der Beobachtungskampagne 2018 von einem bewaffneten Trupp festgenommen. „Wir wissen immer noch nicht, ob es die Geheimpolizei oder eine Gang war … es gab damals einen kleinen Kampf“, sagte Falcke. 'Aber das war eine ziemlich beängstigende Erfahrung.' Aus diesem Grund und anderen Rückschlägen, einschließlich der Coronavirus-Pandemie, war die erste Kampagne im Jahr 2017 die bisher produktivste und produzierte das Bild des Schwarzen Lochs M87.

Die gute Nachricht ist, dass das Team des Event Horizon Telescope im April dieses Jahres die Beobachtungen wieder aufnehmen konnte. 'Wir haben es noch einmal versucht, und es hat wahrscheinlich funktioniert', sagte Falcke. 'Wir wissen es noch nicht, weil wir uns die Daten nicht angesehen haben.'

Zu den kommenden Attraktionen könnte ein Bild des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße, bekannt als Sagittarius A*, gehören.

Darüber hinaus erschwert die Tatsache, dass Schütze A* 1.000 Mal näher und kleiner als M87 ist, ein stabiles Bild zu erhalten. 'Wir arbeiten daran und werden die Daten dazu veröffentlichen', sagte Falcke. „Es werden keine Daten verloren gehen – das kann ich versprechen.“

Falcke sagte, das Event Horizon Telescope habe auch andere Schwarze Löcher untersucht. „Einige sehen tatsächlich ziemlich interessant aus, und eine wird in ein paar Wochen [in einer Forschungsarbeit] herauskommen“, sagte er. „Aber dort werden wir den Ereignishorizont nicht sehen können, weil er zu klein oder zu weit weg ist.“

Das Team möchte im Laufe der Zeit Bilder erstellen, die schwarze Löcher in Bewegung zeigen könnten. „Ich bin überzeugt, dass wir mit unserem Experiment Filme machen können“, sagte Falcke. „Das ist eines der nächsten Ziele, die wir haben. Vielleicht brauchen wir noch ein paar Teleskope mehr und am Ende wollen wir eigentlich ins All.“

Schwarze Löcher und das Event Horizon Telescope stehen auch bei Video-Streaming-Diensten wie . im Mittelpunkt Netflix und Apple TV+ , dank der Veröffentlichung einer 98-minütigen Dokumentation mit dem Titel 'Black Holes: The Edge of All We Know'. Der Film verwebt die Geschichte des EHT mit anderen Fäden, einschließlich der Bemühungen, das Verhalten von Schwarzen Löchern im Labor zu simulieren, und der Suche nach der Lösung des sogenannten Schwarzes Loch Informationsparadoxon .

Das Informationsparadox reicht Jahrzehnte zurück und betrifft einen der bekanntesten Physiker der Welt, Stephen Hawking. Er und andere Theoretiker waren der festen Überzeugung, dass Informationen wie Energie weder erzeugt noch zerstört werden können. Sobald ein Objekt jedoch den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs überschreitet, sind alle Informationen über dieses Objekt scheinbar für immer verloren. Oder ist es wirklich?

Hawking ging hin und her über Strategien zur Lösung des Rätsels. „Black Holes: The Edge of All We Know“ verfolgt Hawking und seine Mitarbeiter, wie sie versuchen zu zeigen, dass die Informationen, die in ein Schwarzes Loch fallen, sich irgendwie auf seiner Oberfläche einprägen können.

Die Tragödie der Suche des Teams ist, dass Hawking starb 2018 bevor die Arbeiten abgeschlossen werden konnten. Trotzdem erscheint sein Name auf dem veröffentlichten Papier mit dem Titel „Schwarze-Loch-Entropie und weiches Haar.“

„Es hätte ihn so gefreut, zu erkennen, dass wir mit diesem Projekt etwas erreicht haben“, sagt Sasha Haco, die Hauptautorin des Papiers, in der Dokumentation. 'Und leider sind wir nicht rechtzeitig da gewesen.'

Tod und das Ende der Zeit spielen auch in Falckes Überlegungen zum Geheimnis der Schwarzen Löcher, im Buch und in der Dokumentation eine Rolle. „Die Leute stellen immer intuitiv die Verbindung zum Tod her“, sagt er im Film.

Wie der Tod, wie er in William Shakespeares „Hamlet“ metaphorisch beschrieben wird, ist ein Schwarzes Loch ein unentdecktes Land, aus dessen Geburt kein Reisender zurückkehrt . „Schwarze Löcher repräsentieren das Ende von Raum und Zeit, so wie der Urknall wirklich den Beginn von Raum und Zeit darstellt“, sagte mir Falcke. 'Dieses Universum wird in eine Richtung gehen, von der Sie nie wissen werden, wohin es geht.'

Als Wissenschaftler konnte Falcke dies als Quelle der Frustration sehen. Aber als Christ sieht er darin eine Öffnung für Dinge, die jenseits des Ereignishorizonts, jenseits der Physik liegen.

„Ich denke, es gibt einige Dinge in unserem Leben und in unserem Universum, die man nur durch den Glauben ansprechen und ihnen einen Platz geben kann – oder einfach überhaupt nicht darüber nachdenken“, sagte er.

Physik kann haben trieb Stephen Hawking zum Atheismus , aber die Mysterien der Schwarzen Löcher ziehen Falcke tiefer in seinen Glauben.

„Wir können nicht alles allein mit Physik erklären“, betonte Falcke. „Wissen Sie, das Universum ist so viel reicher, dass es immer noch einen Platz, wenn nicht sogar einen Bedarf für Hoffnung, Liebe und Glauben gibt. Das ist es, was uns wirklich zu Menschen macht, nach Antworten zu suchen, nach dem Jenseits zu suchen, zu verstehen, was wir wissen können und was wir nicht wissen können.“

Weitere Informationen zu Schwarzen Löchern in Wirklichkeit und Fiktion, einschließlich Falckes Interpretation von „Interstellar“ und Leseempfehlungen des Cosmic Log Used Book Club, finden Sie unter Alan Boyles ursprüngliches Fiction Science-Posting auf Cosmic Log . Sie können sich Folgen der anhören Fiction Science-Podcast über Anker , Apfel , Google , Bedeckt , Spotify , Unterbrecher , Taschenabgüsse und Radio öffentlich .

Leitbild: Ein Blick auf das supermassive Schwarze Loch M87 in polarisiertem Licht unterstreicht die Signatur von Magnetfeldern. Kredit: EHT-Zusammenarbeit .