{"id":50970,"date":"2021-05-20T13:59:57","date_gmt":"2021-05-20T11:59:57","guid":{"rendered":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?p=50970"},"modified":"2021-05-21T08:43:04","modified_gmt":"2021-05-21T06:43:04","slug":"wissenschaftler-der-goethe-uni-und-der-eht-kollaboration-werten-daten-vom-ersten-bild-eines-schwarzen-lochs-aus","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/forschung\/wissenschaftler-der-goethe-uni-und-der-eht-kollaboration-werten-daten-vom-ersten-bild-eines-schwarzen-lochs-aus\/","title":{"rendered":"Wissenschaftler der Goethe-Uni und der EHT-Kollaboration werten Daten vom ersten Bild eines schwarzen Lochs aus"},"content":{"rendered":"
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Gr\u00f6\u00dfe des Ereignishorizonts f\u00fcr verschiedene Gravitationstheorien.Die berechneten Schatten schwarzer L\u00f6cher unterscheiden sich in der Gr\u00f6\u00dfe, doch nur die Schatten, die in den grauen Bereich fallen, stimmen mit den Messungen zum schwarzen Loch M87* \u00fcberein, die 2017 durch die Event Horizon Telescope-Kollaboration gemacht wurden. Das in dieser Abbildung rot dargestellte schwarze Loch ist zu klein, um ein tragf\u00e4higes Modell f\u00fcr M87* zu sein. Abbildung: Credit: Prashant Kocherlakota, Luciano Rezzolla (Goethe University Frankfurt and EHT Collaboration\/ Fiks Film 2021)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
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Theoretische Physiker der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt haben im Rahmen der Event-Horizon-Telescope-(EHT)-Kollaboration die Daten vom schwarzen Loch M87* ausgewertet und damit Albert Einsteins Relativit\u00e4tstheorie \u00fcberpr\u00fcft. Den Tests zufolge stimmt die Gr\u00f6\u00dfe des Schattens von M87* sehr gut \u00fcberein mit den Eigenschaften eines schwarzen Lochs, wie die allgemeinen Relativit\u00e4tstheorie erwarten l\u00e4sst, anderen Theorien hingegen hinsichtlich der Eigenschaften des schwarzen Lochs aber Grenzen setzt. Die EHT-Kollaboration hatte 2019 das erste Bild eines schwarzen Lochs ver\u00f6ffentlicht, das sich im Zentrum der Galaxie M87 befindet.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Wie der deutsche Astronom Karl Schwarzschild erstmals aufzeigte, kr\u00fcmmen schwarze L\u00f6cher aufgrund ihrer extremen Konzentration an Masse die Raumzeit extrem stark und heizen die Materie in ihrer Umgebung auf, sodass diese anf\u00e4ngt zu leuchten. Der neuseel\u00e4ndische Physiker Roy Kerr konnte zeigen, dass Rotation die Gr\u00f6\u00dfe eines schwarzen Lochs und den Raum in seiner Umgebung \u00e4ndert. Den \u201eRand\u201c eines schwarzen Lochs stellt der so genannte Ereignishorizont dar, die Grenze um die Massekonzentration herum, jenseits der Licht und Materie nicht entkommen k\u00f6nnen und die das schwarze Loch schwarz macht. Schwarze L\u00f6cher k\u00f6nnen, so sagen Theorien es voraus, durch eine Reihe von Eigenschaften beschrieben werden, durch ihre Masse, Rotation (\u201eSpin\u201c) und eine Vielzahl m\u00f6glicher Ladungen.<\/p>\n\n\n\n

Zus\u00e4tzlich zur Beschreibung von schwarzen L\u00f6chern nach der allgemeinen Relativit\u00e4tstheorie lassen sich schwarze L\u00f6cher etwa mit Theorien beschreiben, die sich aus der String-Theorie herleiten. Diese Art von Theorien nimmt ein zus\u00e4tzliches skalares Feld in der zugrundeliegenden Physik an, das bei schwarzen L\u00f6chern zu beobachtbaren Ver\u00e4nderungen in ihrer Gr\u00f6\u00dfe wie auch der Kr\u00fcmmung des Raums in ihrer Umgebung f\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n

Die Physiker Dr. Prashant Kocherlakota und Prof. Luciano Rezzolla vom Institut f\u00fcr Theoretische Physik der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt haben nun erstmals \u00fcberpr\u00fcft, wie die verschiedenen Theorien zu den Beobachtungsdaten des schwarzen Lochs M87* im Zentrum der Galaxie Messier 87 passen. Das Bild von M87*, das 2019 von der weltumspannenden Event Horizon Telescope (EHT)-Kollaboration gemacht wurde, war nach der Messung von Gravitationswellen 2015 der erste experimentelle Beweis f\u00fcr die tats\u00e4chliche Existenz von schwarzen L\u00f6chern.<\/p>\n\n\n\n

Das Ergebnis der Frankfurter Untersuchungen: Die Daten von M87* stimmen vollst\u00e4ndig \u00fcberein mit den auf Einstein basierenden Theorien und zu einem gewissen Teil mit den String-basierten Theorien. Dr. Prashant Kocherlakota erkl\u00e4rt: \u201eDurch die von der EHT-Kollaboration aufgezeichneten Daten k\u00f6nnen wir nun verschiedene Theorien zu schwarzen L\u00f6chern testen. Derzeit k\u00f6nnen wir noch keine der Theorien zur Beschreibung des Schattens von M87* verwerfen, aber mit unseren Berechnungen schr\u00e4nken wir den G\u00fcltigkeitsraum der Modelle von schwarzen L\u00f6chern ein.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Prof. Luciano Rezzolla meint: \u201eDie Idee eines schwarzen Lochs ist f\u00fcr uns theoretische Physiker gleichzeitig eine Quelle von Problemen und der Inspiration. W\u00e4hrend wir immer noch mit einigen der Konsequenzen von schwarzen L\u00f6chern k\u00e4mpfen wie zum Beispiel den Ph\u00e4nomenen \u201aEreignishorizont\u2018 oder \u201aSingularit\u00e4t\u2018, freuen wir uns, wenn wir L\u00f6sungen zur Beschreibung von schwarzen L\u00f6chern in immer weiteren Theorien finden. Ergebnisse wie die jetzt von uns vorgestellten sind daher wichtig um zu bestimmen, welche Theorien plausibel sind und welche nicht. Neue Beobachtungen schwarzer L\u00f6cher werden unsere ersten Eingrenzungen der Theorien weiter pr\u00e4zisieren.\u201c<\/p>\n\n\n\n

In der Event-Horizon-Telescope-Kollaboration<\/a> sind Teleskope von Observatorien rund um den Globus zu einem virtuellen Riesenteleskop zusammengeschaltet, dessen Sch\u00fcssel so gro\u00df ist wie die Erde selber. Mit der Pr\u00e4zision dieses Teleskops k\u00f6nnte man von einem Stra\u00dfencaf\u00e9 in Berlin aus eine Zeitung in New York lesen.<\/p>\n\n\n\n