Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/interview-heino-falcke-wir-machen-wettermodelle-fuer-schwarze-loecher-1904-140782.html    Veröffentlicht: 25.04.2019 07:00    Kurz-URL: https://glm.io/140782

Interview Heino Falcke

"Wir machen Wettermodelle für schwarze Löcher"

Forscher haben mit der ersten Aufnahme eines schwarzen Lochs Wissenschaftsgeschichte geschrieben. Dafür waren 20 Jahre Vorarbeit und eine internationale Kooperation nötig. Golem.de sprach mit dem Radioastronomen Heino Falcke, der maßgeblich an dem Projekt beteiligt war.

Es ist ein Bild für die Geschichtsbücher. Am 10. April 2019 hat ein internationales Forscherteam das erste Foto eines schwarzen Lochs veröffentlicht: ein Schwerkraftmonster, 55 Millionen Lichtjahre von uns entfernt in der Riesengalaxie M 87. Streng genommen wurde nicht das schwarze Loch abgebildet, schließlich kann weder Licht noch irgendetwas anderes von dort entkommen. Vielmehr wurde der Umriss aufgenommen, bestehend aus schnell rotierender und hell strahlender Materie. Und mittendrin: der Schatten des schwarzen Lochs.

Möglich wurde die Aufnahme, indem acht Radioteleskope die gleiche Himmelsregion untersuchten und anschließend die Signale in Computern miteinander verknüpft wurden. Auf diese Weise verfügten die Astronomen über ein virtuelles Riesenteleskop, das leistungsfähig genug war, um das schwarze Loch in M 87 auszumachen.

Aus den Radiosignalen mit einer Wellenlänge von 1,3 mm haben die Forscher dann das optische Bild erstellt. Nach etlichen indirekten Hinweisen auf ihre Existenz ist es der erste direkte Beweis für schwarze Löcher, wie sie bereits in der allgemeinen Relativitätstheorie Albert Einsteins und durch Arbeiten von Karl Schwarzschild vor gut 100 Jahren vorhergesagt wurden.

Insgesamt waren an dem Konsortium namens Event Horizon Telescope gut 200 Fachleute aus Europa, Amerika, Asien und Afrika beteiligt. Einer der führenden Köpfe und Ideengeber für das Unterfangen ist der Vorsitzende des Wissenschaftsrates des Konsortiums, Heino Falcke.

Golem.de: Was fasziniert Sie an schwarzen Löchern?

Heino Falcke: Das ist eine Welt, die so völlig anders ist als unsere. Licht geht dort nicht geradeaus, sondern im Kreis herum. Wenn ich an einer bestimmten Stelle am schwarzen Loch bin und nach vorne blicke, dann sehe ich meinen Rücken. Wenn ich von außen schaue, sehe ich, dass die Zeit langsamer läuft. Wenn ich einen Zwillingsbruder in die Nähe des schwarzen Lochs schicke und er kommt zurück, dann ist er noch jung und ich bin ein alter Opa. Es sind unglaublich extreme Objekte, wo alles Gas, das in der Umgebung herumfliegt, nahezu mit Lichtgeschwindigkeit umhergewirbelt wird, es herrschen wahnsinnige Temperaturen von vielen Milliarden Grad.

Golem.de: Solange es nicht hinter den Ereignishorizont stürzt.

Falcke: Genau, was dahinter verschwindet, ist für immer weg. Er hat etwas Mystisches an sich, ein Ort, wo Zeit und Raum, wie wir sie kennen, aufhören. Und wo auch die ganze Physik, wie wir sie kennen, verrücktspielt. Aber das ist abgeschirmt hinter dem Ereignishorizont. Das Verrückte ist: Man kann da hineinfallen, man kann das überleben und dort messen - aber man kann niemandem erzählen, was man dort drin erlebt hat.

Golem.de: Sie hatten vor rund 20 Jahren zusammen mit weiteren Astrophysikern die Idee, wie man mit Hilfe mehrerer Radioteleskope den Schatten eines schwarzen Lochs sichtbar machen könnte. Warum hat es so lange gedauert, lag es an der Technik, am Geld oder an den starken Persönlichkeiten, die hier zusammenarbeiten mussten?

Falcke: Ich hatte damals gesagt, dass es nur zehn Jahre dauern würde, nun sind es doch 20 geworden. Zum einen war die Breitbandtechnik für die enormen Datenmengen noch nicht vorhanden. Und eines der wichtigsten Teleskope in unserem Verbund, ALMA in Chile, ist erst 2017 verfügbar gewesen. Beim Geld war es auch nicht leicht. 2013 haben wir vom europäischen Forschungsrat Geld erhalten, ein halbes Jahr später haben die Kollegen in den USA, die das gleiche Ziel verfolgten, einen großen Grant bekommen. Wir waren nicht immer einer Meinung, aber wir haben uns zusammengerauft und nun haben wir es geschafft.

Golem.de: Was war das für ein Gefühl, als Sie zum ersten Mal das Bild des schwarzen Lochs sahen - etwas, das kaum ein anderer Mensch zuvor gesehen hatte?

Falcke: Es war erschütternd. Wir hatten das Aussehen vorab simuliert und ich hatte das Gefühl, das irgendwie schon zu kennen. Es war wie jemand, auf den man lange gewartet hat und wie man ihn sich in seinen schönsten Träumen vorgestellt hat. Für eine Stunde ungefähr schwebten wir auf Wolke 7, aber dann fragten wir uns, ob das Bild wirklich stimmt. Die Angst ist immer da, dass wir uns womöglich selbst in die Tasche gelogen haben oder dass es einen Kalibrationsfehler gibt oder etwas ganz anderes.

Golem.de: Was haben Sie unternommen, um wirklich sicher zu sein: Das ist das reale Bild des schwarzen Lochs in M 87?

Falcke: Wir hatten uns schon vorher darauf geeinigt, dass wir alle Ergebnisse rigoros überprüfen würden. Es ist mathematisch sehr anspruchsvoll, aus Radiodaten verschiedener Teleskope ein Bild zu machen. Das Bild wurde von vier unabhängigen Teams jeweils geheim erstellt. Ich war in einem und wusste nicht, was die anderen hatten. Dann kamen sie und hatten ungefähr das Gleiche, das war natürlich super!

Golem.de: Wir sind verwöhnt mit tollen Artworks von schwarzen Löchern in Filmen und Magazinen. Dagegen ist das Bild von M 87 ein bisschen verwaschen. Kann es trotzdem zu einer Ikone werden wie etwa Blue Marble, das Bild der Erde aus Perspektive von Apollo 17, aufgenommen im Jahr 1972?

Falcke: Nach den Reaktionen, die ich mitbekommen habe, denke ich das schon. Es ist überall im Internet, in den sozialen Medien, Google hat es als Doodle auf die Startseite gesetzt. Natürlich ist es verwaschen, aber es ist echt. Ich denke, Menschen sehnen sich nach Echtheit und nicht nach den Hochglanzsimulationen. Die sind auch schön, aber dieses reale Bild, das hat einfach was.

Golem.de: Welche Informationen können Sie und Ihre Forscherkollegen aus dem Bild herauslesen?

Falcke: Wir können die Größe des Ereignishorizonts ermitteln, das sind rund 36 Milliarden Kilometer im Durchmesser, und daraus die Masse des schwarzen Lochs, die rund 6,5 Milliarden Mal so groß ist wie die der Sonne. Der Schatten ist relativ zirkulär, das hat mit der No-Hair-Theorie zu tun. Keine Haare heißt, es gibt nicht viele weitere Parameter. Schwarze Löcher sind also relativ einfach, sie werden durch ihre Masse und ihren Spin, die Rotation, beschrieben. Mehr brauchen wir nicht.

Golem.de: Es ähnelt sehr den Simulationen, die auf Basis der allgemeinen Relativitätstheorie gemacht wurden. Sie wurde also abermals bestätigt. Ein Grund zur Freude oder hätten Sie sich etwas anderes erhofft?

Falcke: Man muss erst mal auf sicherem Boden stehen. Wenn da ein Smiley zu sehen gewesen wäre, hätten wir uns am Kopf gekratzt und gefragt, was ist das denn? Insofern macht es das Leben einfacher, wenn das erste Bild erwartbar aussieht. Aber ich hoffe natürlich, dass wir mit weiteren Datenanalysen beziehungsweise weiteren Beobachtungen doch noch kleine Abweichungen finden.

Golem.de: Warum?

Falcke: Am Ereignishorizont kollidieren die beiden großen Theorien unserer Welt, die Makrotheorie von Raum und Zeit und die Quantentheorie. Die beiden konnten bisher nicht zusammengeführt werden. Ich bin mir sicher, gerade dort, wo extreme Bedingungen herrschen, wird mindestens eine der beiden Theorien einige Grundsätze aufgeben müssen.

Ein hibbeliges Kind im Zentrum der Milchstraße

Golem.de: Wann wird die nächste Messkampagne sein, was werden Sie anschauen?

Falcke: Wir müssen zunächst neue Anträge schreiben, damit wir Messzeit bekommen. Wenn das gelingt, werden wir im nächsten Jahr wieder beobachten - erneut die Riesengalaxie M 87 und Sagittarius A*, das Zentrum unserer Milchstraße. Für M 87 haben wir zum Glück jetzt mehr Teleskope. Noema in Frankreich kommt dazu und das Grönland-Teleskop, damit werden wir deutlich bessere Bilder machen können und vielleicht auch die Breite des Rings bestimmen. Wir schauen nach Veränderungen, hat es sich bewegt oder ist es größer geworden? Das sollte es eigentlich nicht tun, aber wer weiß. Hoffentlich können wir den Spin eingrenzen, das gelang bislang nicht. Und wir erwarten mehr Informationen über die magnetischen Felder in der Umgebung des schwarzen Lochs. Ich mache mir allerdings Sorgen, ob wir das Teleskop in Mexiko wieder nutzen können.

Golem.de: Sie meinen das Large Millimeter Telescope im Bundesstaat Puebla. Was ist passiert?

Falcke: Es gibt dort wie in vielen anderen Teilen Mexikos Probleme mit Kriminalität. In der Nähe des Teleskops verlaufen Pipelines, die von den Drogenkartellen angezapft werden. Im vergangen Jahr haben wir die Beobachtungen abgebrochen, nachdem einer meiner Studenten auf dem Weg zum Teleskop mit Maschinengewehren bedroht worden war. Es waren wohl keine Angehörigen eines Kartells, sondern der Geheimdienst, der auf der Suche nach Verbrechern war.

Golem.de: Das klingt dramatisch, wie geht es Ihrem Kollegen?

Falcke: Er hat das gut verkraftet. Ich habe ihm Unterstützung angeboten, doch für ihn ist das kein Thema mehr. Es ist aber klar, dass wir keinesfalls in die Schusslinie geraten möchten. Solange es gefährlich ist, werden wir nicht mit diesem Teleskop beobachten.

Golem.de: Kommen noch Teleskope auf der Südhalbkugel dazu?

Falcke: Die brauchen wir besonders, um das Zentrum unserer Galaxie zu beobachten. Wir versuchen, ein schwedisch-europäisches Teleskop (SEST), das derzeit in Chile steht, nach Namibia zu bringen. Das wäre ideal, um unser Beobachtungsprogramm um einen Standort in Afrika zu ergänzen. Wir haben dort den Gamsberg, der zu großen Teilen der Max-Planck-Gesellschaft gehört. Die Geschichte von Deutschland und Namibia ist eng verknüpft, da es früher einmal eine Kolonie war. Das Teleskop hat also nicht nur eine wissenschaftliche Bedeutung, sondern kann auch eine Symbolwirkung haben für eine Partnerschaft beider Länder. Es ist ausdrücklich vorgesehen, die Universitäten dort miteinzubinden.

Golem.de: Warum gibt es bisher kein Bild vom schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße, Sagittarius A*? Da haben die Radioteleskope doch auch hingelauscht.

Falcke: Weil es sehr variabel ist. Unsere Aufnahmen gehen immer über acht Stunden. Versuchen Sie das mal bei einem Kleinkind, das ständig hibbelt und sich bewegt, da kriegen Sie kein scharfes Bild. M 87 ist ein großer fetter Bär, kein Problem, aber Sagittarius A*, das Ding kann einfach nicht ruhig sitzen. Es gibt zwar Tricks, um diese Effekte rauszubekommen, aber dafür hatten wir noch keine Zeit. Was die wirklich bringen, wissen wir bisher nicht. Oder man muss über mehrere Messkampagnen Aufnahmen anfertigen und diese dann zusammenfügen. Aber ich hoffe natürlich, dass uns das gelingt.

Golem.de: Sie sprechen über schwarze Löcher wie über alltägliche Dinge. Kann man die extremen Eigenschaften wie ihre Masse wirklich begreifen?

Falcke: Als Physiker gewöhnt man sich daran, in einer anderen Welt zu leben. Viele sagen: Das ist ja verrückt - die Zeit verläuft anders, es herrscht Lichtgeschwindigkeit. Aber für uns ist das Alltag. So wie andere Klima- und Wettermodelle für die Erde machen, so machen wir Wettermodelle für schwarze Löcher. Wir berechnen, wie Gas sich darum bewegt, Magnetfelder und so weiter. Da bekommt man schon ein Gefühl dafür.

Golem.de: Wie entwickeln sich ihre Studienobjekte langfristig? Können sie uns einmal gefährlich werden oder verschlingen die sich am Ende gegenseitig, bis der Kosmos aufgefressen ist?

Falcke: Das ist die große Frage. Ein schwarzes Loch muss gefüttert werden. Von sich aus frisst es nichts, es muss etwas in die Nähe kommen und hineinfallen. Das allermeiste Material des Universums verschwindet nicht in schwarzen Löchern. Auf sehr, sehr langen Zeitskalen kann es sein, dass am Ende alles in einem schwarzen Loch endet. Aber das ist so weit in der Zukunft, dass wir gar nicht wissen, wie sich das Universum bis dahin entwickelt, vielleicht fließt es auch weiter auseinander.

Für uns auf der Erde besteht schon die Möglichkeit, dass ein kleines schwarzes Loch mal auf uns zugeflogen kommt. Aber das ist extrem unwahrscheinlich. Wir können sie also entspannt aus der Ferne beobachten und viel interessante Physik daran machen.

Golem.de: Wenn Sie Ihr Lebensende wählen könnten und Sie hätten die Gelegenheit, in so eine Schwerkraftfalle hineinzufliegen, sie vor Ort zu untersuchen - wohl wissend, dass es das Letzte ist, was Sie tun. Würden Sie das machen?

Falcke: Ich bin ein frommer Mensch, deshalb ist es nicht meine Aufgabe auszusuchen, wie mein Lebensende aussieht, das überlasse ich anderen. Klar würde ich gern wissen, wie es hinter dem Ereignishorizont aussieht. Doch wenn ich es niemandem erzählen kann? Das hat mir in den vergangenen Wochen schon gereicht: Wir hatten dieses fantastische Bild - und durften bis zur Veröffentlichung mit niemandem außerhalb des Teams darüber reden. Das will man doch erzählen, seine Begeisterung teilen! Viel größer wäre der innere Konflikt beim Besuch eines schwarzen Lochs. Was ist das für ein Wissen, das man nicht teilen kann? Vielleicht würde ich es dann doch lieber lassen.

Zur Person:

Der Radioastronom Heino Falcke (52) ist Professor an der Radboud-Universität Nijmegen (Niederlande). Als Vorsitzender des Wissenschaftsrates des Konsortiums Event Horizon Telescope präsentierte er am 10. April 2019 auf einer Pressekonferenz in Brüssel das erste Bild eines schwarzen Lochs. Die Idee, wie eine solche Aufnahme gelingen könnte, war in den 1990er Jahren von Falcke, Eric Agol und Fulvio Melia entwickelt worden. Er ist zudem Gastwissenschaftler am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn und war Vorsitzender des Lofar-Radioteleskops. Falcke befasst sich neben schwarzen Löchern auch mit aktiven Galaxien und schnellen Radioblitzen (Fast Radio Bursts).  (rfn)


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