Erinnern Sie sich an das atemberaubende „erste Bild“ des Schwarzen Lochs Sagittarius A* (Sgr A) im Herzen der Milchstraße? Laut Forschern des National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) ist das möglicherweise nicht ganz korrekt.
Stattdessen könnte die Akkretionsscheibe um Sagittarius A* länglicher sein als die Kreisform, die wir erstmals im Jahr 2022 sahen.
Wissenschaftler am NAOJ wandten verschiedene Analysemethoden auf Sgr A*-Daten an, die zuerst vom Team des Event Horizon Telescope (EHT) erfasst wurden. Die EHT-Daten stammten von einem Netzwerk aus acht bodengestützten Radioteleskopen. Die ursprüngliche Analyse zeigte eine helle toroidale Struktur, die einen dunklen Zentralbereich umgibt.
Die erneute Analyse, die zu einer anderen Form führt, gibt Aufschluss über die Bewegungen und die Verteilung der Materie in der Scheibe.
Um beiden Gruppen gerecht zu werden, ist die Analyse von Radiointerferometriedaten sehr komplex. Laut dem NAOJ-Astronomen Miyoshi Mikato könnte das abgerundete Erscheinungsbild auf die Art und Weise zurückzuführen sein, wie das Bild erstellt wurde.
„Wir gehen davon aus, dass das ringförmige Bild auf Fehler bei der Bildanalyse des EHT zurückzuführen ist und dass dieser Teil davon ein Artefakt und nicht die tatsächliche astronomische Struktur war“, schlug Miyoshi vor.
Erklären Sie das Aussehen eines Schwarzen Lochs
Wie sieht Archer A* in der NAOJ-Reanalyse aus?
„Unser Bild ist in Ost-West-Richtung leicht gestreckt und die östliche Hälfte ist heller als die westliche“, sagte Miyoshi.
„Wir glauben, dass diese Erscheinung darauf hindeutet, dass sich die Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch mit etwa 60 Prozent der Lichtgeschwindigkeit dreht.“
Die Akkretionsscheibe ist mit superheißem Material gefüllt, das sozusagen „den Abfluss umkreist“ und in das 4 Millionen Sonnenmassen schwere Schwarze Loch fließt. Während es durch die Akkretionsscheibe rotiert, wird das Material durch Reibung und die Wirkung von Magnetfeldern erhitzt. Dadurch leuchtet es vor allem im Röntgen- und sichtbaren Licht und sendet außerdem Radioemissionen aus.
Auch verschiedene Faktoren beeinflussen die Form der Akkretionsscheibe, darunter die Rotation des Schwarzen Lochs selbst. Darüber hinaus beeinflussen die Akkretionsrate (d. h. wie viel Materie in die Scheibe fällt) sowie der Drehimpuls der Materie die Form.
Auch die Gravitationskraft des Schwarzen Lochs verzerrt unseren Blick auf die Akkretionsscheibe. Diese Art der „Spiegelspaß“-Verzerrung macht das Fotografieren sehr schwierig. Wie sich herausstellt, kann jede Ansicht der tatsächlichen Form der Scheibe – die ursprüngliche kreisförmige Ansicht des EHT oder die verlängerte Ansicht des NAOJ – genau sein.
Warum also die unterschiedlichen Ansichten über Schwarze Löcher?
Wie kamen die Teams mithilfe derselben Daten zu zwei leicht unterschiedlichen Ansichten von Schütze A*?
„Kein Teleskop kann ein astronomisches Bild perfekt erfassen“, bemerkte Miyoshi. Bei EHT-Beobachtungen zeigt sich, dass interferometrische Daten weit verbreiteter Teleskope Lücken enthalten können. Bei der Datenanalyse müssen Wissenschaftler spezielle Techniken anwenden, um ein vollständiges Bild zu erstellen. Dies hat das EHT-Team getan, was zu dem Bild des „abgerundeten Schwarzen Lochs“ führte.
Miyoshis Team veröffentlichte einen Artikel, in dem sie ihre Ergebnisse beschrieb. Darin schlagen sie vor, dass die toroidale Struktur im EHT-Bild 2022 ein Artefakt ist, das durch die holprige Punktspreizfunktion (PSF) der EHT-Daten verursacht wird.
Die PSF beschreibt, wie ein Bildgebungssystem mit einer Punktquelle in dem betrachteten Bereich interagiert. Es hilft dabei, ein Maß dafür zu geben, wie viel Unschärfe durch Unvollkommenheiten in der Optik (oder in diesem Fall durch Lücken in den interferometrischen Daten) verursacht wird. Mit anderen Worten: Er hatte Probleme, die Lücken zu „füllen“.
Das NAOJ-Team analysierte die Daten erneut und verwendete eine andere Kartierungsmethode, um Datenlücken zu schließen. Dies führte zu einer länglichen Form der Akkretionsscheibe Sgr A*.
Die Hälfte der Bandscheibe ist heller und sie legen nahe, dass dies auf eine Doppler-Verstärkung zurückzuführen ist, da sich die Bandscheibe schnell dreht. Sie legen nahe, dass die neu analysierten Daten und das erweiterte Bild einen Teil der Scheibe zeigen, der einige Schwarzschild-Radien vom Schwarzen Loch entfernt liegt, sich sehr schnell dreht und aus einem Winkel von 40° bis 45° sichtbar ist.
Was kommt als nächstes?
Diese Neuanalyse soll zu einem besseren Verständnis der tatsächlichen Form der Akkretionsscheibe Sgr A* beitragen. Die EHT-Studie von Sagittarius A*, die zur Veröffentlichung des Bildes im Jahr 2022 führte, war der erste detaillierte Versuch, die Region um das Schwarze Loch zu kartieren.
Die Das EHT-Konsortium arbeitet an Verbesserungen Um bessere und detailliertere interferometrische Bilder dieses und anderer Schwarzer Löcher zu erstellen. Letztlich soll dies zu genaueren Ansichten führen.
Folgestudien sollten dazu beitragen, etwaige Lücken in den Beobachtungen der Akkretionsscheibe zu schließen. Darüber hinaus sollten detaillierte Untersuchungen der nahen Umgebung des Schwarzen Lochs weitere Hinweise darauf liefern, dass sich das Schwarze Loch in der Scheibe verbirgt.
Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Das Universum heute. Lesen Sie den Originalartikel.
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