Quelle: ESO / Release eso2603 , 25. Februar 2026

„Es ist ein Ort der Extreme, für unsere Augen unsichtbar, aber jetzt in außergewöhnlicher Detailgenauigkeit sichtbar gemacht“, sagt Ashley Barnes, Astronom bei der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Deutschland, der zu dem Team gehört, das die neuen Daten erhoben hat. Die Beobachtungen liefern einen einzigartigen Einblick in das kalte Gas – den Rohstoff, aus dem Sterne entstehen – innerhalb der sogenannten zentralen Molekülzone (engl. Central Molecular Zone, kurz CMZ) unserer Galaxie. Es ist das erste Mal, dass das kalte Gas in dieser gesamten Region so detailliert untersucht wurde.

Die Region, die auf dem neuen Bild zu sehen ist, erstreckt sich über mehr als 650 Lichtjahre. Sie beherbergt dichte Gas- und Staubwolken, die das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie umgeben. „Es ist der einzige galaktische Kern, der nah genug an der Erde liegt, dass wir ihn so detailliert untersuchen können“, sagt Barnes. Der Datensatz zeigt die CMZ wie nie zuvor, von Gasstrukturen mit einem Durchmesser von Dutzenden von Lichtjahren bis hin zu kleinen Gaswolken um einzelne Sterne.

Das Gas, das ACES – kurz für ALMA CMZ Exploration Survey – speziell untersucht, ist kaltes molekulares Gas. Die Durchmusterung entschlüsselt die komplexe Chemie der CMZ und hat Dutzende verschiedener Moleküle entdeckt, von einfachen wie Siliziummonoxid bis hin zu komplexeren organischen wie Methanol, Aceton oder Ethanol.

Kaltes molekulares Gas strömt entlang von Filamenten, die Materieklumpen speisen, aus denen Sterne entstehen können. In den Außenbereichen der Milchstraße wissen wir, wie dieser Prozess abläuft, aber im zentralen Bereich sind solche Ereignisse viel extremer. „Die CMZ beherbergt einige der massereichsten Sterne unserer Heimatgalaxie, von denen viele ein kurzes Leben haben und früh sterben, ihr Leben in gewaltigen Supernova-Explosionen oder sogar Hypernovae beenden“, erklärt ACES-Leiter Steve Longmore, Professor für Astrophysik an der Liverpool John Moores University in Großbritannien. Mit ACES hoffen Astronom*innen, besser zu verstehen, wie diese Phänomene die Entstehung von Sternen beeinflussen und ob unsere Theorien zur Sternentstehung auch in extremen Umgebungen gelten. „Indem wir untersuchen, wie Sterne in der CMZ entstehen, können wir auch ein klareres Bild davon gewinnen, wie Galaxien gewachsen sind und sich entwickelt haben“, fügt Longmore hinzu. „Wir glauben, dass diese Region viele Gemeinsamkeiten mit Galaxien im frühen Universum hat, wo Sterne in chaotischen, extremen Umgebungen entstanden sind.“ Um diesen neuen Datensatz zu sammeln, nutzten die Astronom*innen ALMA, das von der ESO und ihren Partnern in der chilenischen Atacama-Wüste betrieben wird. Tatsächlich ist dies das erste Mal, dass ein so großes Gebiet mit dieser Anlage gescannt wurde, was dieses Bild zum größten ALMA-Bild aller Zeiten macht. Am Himmel gesehen ist das Mosaik – das durch das Zusammenfügen vieler einzelner Beobachtungen wie Puzzleteile entstanden ist – so groß wie drei nebeneinander liegende Vollmonde.

„Wir hatten bei der Planung der Untersuchung ein hohes Maß an Detailgenauigkeit erwartet, waren aber dennoch überrascht von der Komplexität und Vielfalt, die sich im endgültigen Mosaik zeigten“, ergänzt Katharina Immer, ALMA-Astronomin bei der ESO, die ebenfalls an dem Projekt beteiligt ist. Die Daten von ACES werden in fünf Fachartikeln vorgestellt, die zur Veröffentlichung in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society angenommen wurden, ein sechster Artikel befindet sich in der letzten Überprüfungsphase.
„Das bevorstehende ALMA Wideband Sensitivity Upgrade wird uns zusammen mit dem Extremely Large Telescope der ESO bald ermöglichen, noch tiefer in diese Region vorzudringen – feinere Strukturen aufzulösen, komplexere chemische Vorgänge nachzuvollziehen und die Wechselwirkungen zwischen Sternen, Gas und Schwarzen Löchern mit beispielloser Klarheit zu erforschen“, schließt Barnes. „In vielerlei Hinsicht ist dies erst der Anfang.“

Weitere Informationen
Die hier vorgestellten Forschungsergebnisse sind als Serie von Fachartikeln erschienen, die die ACES-Daten beschreiben und in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht werden:

• Fachartikel I – ALMA Central molecular zone Exploration Survey (ACES) I: Overview paper (doi: xxx)
• Fachartikel II – ALMA Central molecular zone Exploration Survey (ACES) II: Continuum imaging (doi: xxx)
• Fachartikel III – ALMA Central molecular zone Exploration Survey (ACES) III: Molecular line data reduction and HNCO & HCO+ data (doi: xxx)
• Fachartikel IV – ALMA Central molecular zone Exploration Survey (ACES) IV: Data of the two intermediate-width spectral windows (doi: xxx)
• Fachartikel V – ALMA Central molecular zone Exploration Survey (ACES) V: CS(2-1), SO 2_3-1_2, CH3CHO 5_(1,4)-4_(1,3), HC3N(11-10) and H40A lines data (doi: xxx)
• Fachartikel VI – ALMA Central molecular zone Exploration Survey (ACES) VI: ALMA Large Program Reveals a Highly Filamentary Central Molecular Zone (wird noch geringfügig überarbeitet, [ArXiV URL])
  Die Daten selbst werden über das ALMA Science Portal unter https://almascience.org/alma-data/lp/aces verfügbar gemacht.

Das internationale ACES-Team besteht aus über 160 Wissenschaftler*innen (Masterstudierende bis Ruheständler*innen) an über 70 Forschungseinrichtungen in Europa, Nord- und Südamerika, Asien und Australien. Das Projekt wurde von Steven Longmore (Liverpool John Moores University, UK), zusammen mit Ashley Barnes (Europäische Südsternwarte, Deutschland), Cara Battersby (University of Connecticut, USA [Connecticut]), John Bally (University of Colorado Boulder, USA), Laura Colzi (Centro de Astrobiología, Madrid, Spanien [CdA]), Adam Ginsburg (University of Florida, USA [Florida]), Jonathan Henshaw (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Deutschland), Paul Ho (Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, Taiwan), Izaskun Jiménez-Serra (CdA), J. M. Diederik Kruijssen (COOL Research DAO), Elisabeth Mills (University of Kansas, USA), Maya Petkova (Chalmers University of Technology, Schweden), Mattia Sormani (Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia (DiSAT), University of Insubria, Italy & Institut für Theoretische Astrophysik (ITA), Universität Heidelberg, Deutschland), Robin Tress (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland & ITA, Universität Heidelberg, Deutschland), Daniel Walker (UK ALMA Regional Centre Node, University of Manchester, UK) und Jennifer Wallace (Connecticut) initiiert und geleitet.

Innerhalb von ACES wurde die ALMA-Datenreduktion von Adam Ginsburg, Daniel Walker und Ashley Barnes koordiniert. Beteiligt waren Nazar Budaiev (Florida), Laura Colzi (CdA), Savannah Gramze (Florida), Pei-Ying Hsieh (National Astronomical Observatory of Japan, Mitaka, Tokyo, Japan), Desmond Jeff (Florida), Xing Lu (Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences, China), Jaime Pineda (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Deutschland), Marc Pound (University of Maryland, USA) und Álvaro Sánchez-Monge (Institut de Ciències de l’Espai, CSIC, Bellaterra, Spanien; Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Castelldefels, Spanien) sowie mehr als 30 weitere Teammitglieder.

Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist eine internationale astronomische Einrichtung, die gemeinsam von der ESO, der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF) der USA und den japanischen National Institutes of Natural Sciences (NINS) in Kooperation mit der Republik Chile betrieben wird. Getragen wird ALMA von der ESO im Namen ihrer Mitgliedsländer, von der NSF in Zusammenarbeit mit dem kanadischen National Research Council (NRC), dem National Science and Technology Council (NSTC) in Taiwan und NINS in Kooperation mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan sowie dem Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Bei Entwicklung, Aufbau und Betrieb ist die ESO federführend für den europäischen Beitrag, das National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das seinerseits von Associated Universities, Inc. (AUI) betrieben wird, für den nordamerikanischen Beitrag und das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) für den ostasiatischen Beitrag. Dem Joint ALMA Observatory (JAO) obliegt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA.

Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftler*innen weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang. Astronom*innen nutzen sie, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu wecken. Außerdem fördern wir die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie. Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet. Heute wird sie von 16 Mitgliedsländern (Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, Schweiz, Spanien, und Tschechien) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt. Der Hauptsitz der ESO sowie das Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland. Die Teleskope der ESO stehen in der chilenischen Atacama-Wüste, einem wunderbaren Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal stehen das Very Large Telescope (VLT) mit dem zugehörigen Very Large Telescope Interferometer (VLTI) sowie Durchmusterungsteleskope wie VISTA. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das südliche Feld des Cherenkov Telescope Array (CTAO) betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf dem Hochplateau von Chajnantor das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones, nahe dem Paranal, errichten wir derzeit das Extremely Large Telescope (ELT). Es wird das größte optische Teleskop der Welt sein und wird oft als „das weltweit größte Auge am Himmel“ bezeichnet. Von unseren Büros in Santiago de Chile aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land. Außerdem arbeiten wir mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Links

• ACES-Übersichtsartikel
• Fotos von ALMA
• ALMA Wideband Sensitivity Upgrade
• Erfahren Sie mehr über das Extremely Large Telescope der ESO auf unserer eigens eingerichteten Internetseite und in unserer Pressemappe
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• ESO-Projekt *ALMA*

Der Beitrag Verborgene chemische Vorgänge im Zentrum der Milchstraße werden vom größten jemals aufgenommenes Bild seiner Art enthüllt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: MPE 26. Oktober 2023.

26. Oktober 2023 – Die Masse des Schwarzen Lochs stimmt perfekt mit der Messung überein, die 2020 mit dem Physik-Nobelpreis geehrt und die seitdem immer weiter verfeinert wurde. Die Schlussfolgerung: Die 4,3 Millionen Sonnenmassen befinden sich innerhalb eines Raums, der in die Venusbahn passen würde. Eine wahrlich abenteuerliche Massenkonzentration!

Im Zentrum unserer Milchstraße befindet sich ein Schwarzes Loch mit einer Masse von 4,3 Millionen Sonnenmassen – das haben mehrere Teams in den vergangenen vier Jahrzehnten zweifelsfrei nachgewiesen. Im Jahr 2020 wurde diese Erkenntnis sogar mit dem Nobelpreis für Physik für MPE-Direktor Reinhard Genzel gewürdigt. Seitdem konzentriert sich die Forschung darauf, das galaktische Zentrum als Labor zu nutzen, um die Allgemeine Relativitätstheorie in dem sehr starken Gravitationsfeld in der Nähe dieses Schwarzen Lochs zu testen und seine Eigenschaften mit hoher Präzision zu bestimmen.

Das Team am MPE nutzte nun GRAVITY, das Nahinfrarot-Interferometer am Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der ESO, um die Emission in der Region um das Schwarze Loch genau zu beobachten und nach extrem hellen Ereignissen zu suchen: „Flares“ (englisch für „Aufleuchten“). Solche Flares treten ein- bis zweimal pro Tag auf und leuchten dabei so hell, dass man die Bewegung des umgebenden Gases verfolgen kann. Das Team analysierte Flares, die in den Jahren 2018, 2021 und 2022 beobachtet wurden und für die GRAVITY gleichzeitig Messungen der Position und der Polarisation lieferte.

Dieser kombinierte Datensatz ermöglichte es dem Team, die Masse des Schwarzen Lochs mit hoher Genauigkeit auf 4,297 Millionen Sonnenmassen zu bestimmen, eine starke und unabhängige Bestätigung früherer Messungen. Die neuen Daten zeigen auch, dass diese Masse innerhalb des Radius der Flares von etwa neun Gravitationsradien eingeschlossen sein muss, was kleiner ist als der Umlaufradius des Planeten Venus um die Sonne.

„Die Masse, die wir jetzt aus den Flares bei wenigen Gravitationsradien abgeleitet haben, ist kompatibel mit dem Wert, der aus den Bahnen von Sternen bei mehreren tausend Gravitationsradien gemessen wurde“, führt Diogo Ribeiro aus, der am MPE für die theoretische Modellierung verantwortlich war. „Das spricht für ein einziges Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße.“

Aus der Bewegung dieses kreisenden Gases kann das Team auch Informationen über die Entstehungsgeschichte der Strukturen im galaktischen Zentrum ableiten. Die Ausrichtung der Bahnen der Flares ist ählich der Ausrichtung einer stellaren Scheibe, die in einem Abstand von 100.000 Gravitationsradien beobachtet wurde; dies lässt auf einen physikalischen Zusammenhang schließen. „Es ist großartig zu sehen, wie sich das Verhalten der Flares wiederholt und ähnelt“, betont Antonia Drescher, die die polarimetrischen Messungen auswertete. „Alle zeigen eine Bewegung im Uhrzeigersinn, alle haben einen ähnlichen Radius und eine ähnliche Umlaufzeit. Das ist wirklich schön zu sehen.“

Starke Winde von den weiter entfernten Sternen treiben wahrscheinlich den Akkretionsstrom des Gases an, der den anfänglichen Drehimpuls auf Skalen in der Nähe des Ereignishorizonts herunterträgt. „Die Menge an Informationen aus der Polarisation war extrem ergiebig und wir lernen aus dem gemeinsamen Datensatz viel über die Physik in der Region des Galaktischen Zentrums“, fügt Ribeiro hinzu. Die Dynamik der Flares könnte sogar Informationen über den Spin des Schwarzen Lochs enthalten – eine bis heute offene Frage.

Originalveröffentlichung:
Polarimetry and astrometry of NIR flares as event horizon scale, dynamical probes for the mass of Sgr A*
GRAVITY Collaboration
A&A 677, L10 (2023)
doi.org/10.1051/0004-6361/202347416
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2023/09/aa47416-23/aa47416-23.html
pdf: https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2023/09/aa47416-23.pdf

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• Schwarze Löcher

Der Beitrag Ultrakompakt: Das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Stuttgart 19. Juli 2023.

19. Juli 2023 – Schwarze Löcher und deren Umgebung haben es Aaron Bryant, Doktorand am Deutschen SOFIA Institut am Institut für Raumfahrtsysteme, angetan: „Im Zentrum unserer eigenen Galaxie – also quasi vor unserer Haustür – befindet sich ein supermassives schwarzes Loch“, erläutert der Nachwuchswissenschaftler. In der direkten Umgebung des galaktischen Zentrums gibt es massive Sternhaufen, helle Sternentstehungsregionen, dichte Konzentrationen von interstellarem Gas und Staub sowie starke Magnetfelder. Damit sind die wenigen zentralen hundert Lichtjahre unserer Milchstraße ein vielfältiges astrophysikalisches Labor, in dem wir unser Verständnis verschiedener Prozesse testen und auf weiter entfernte Galaxien anwenden können. Um die Zusammenhänge zwischen den verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen im galaktischen Zentrum zu identifizieren hat Aaron Bryant das aktuelle Verständnis zahlreicher Aspekte des galaktischen Zentrums unter Verwendung historischer und neuerer Literatur überprüft. Insbesondere interessierte ihn die Frage, auf welchen Bahnen denn der Strom der Materie in die Richtung zum Schwarzen Loch gelenkt wird.

Seine Arbeit wurde in der Fachwelt so interessiert aufgenommen, dass er um ein Review gebeten wurde, verriet Prof. Nico Sneeuw, Prodekan der Fakultät Luft- und Raumfahrttechnik und Geodäsie. Der Review Artikel wiederum hinterließ einen solchen Eindruck, dass die Fakultät Luft- und Raumfahrttechnik und Geodäsie Aaron Bryant für seine Arbeit den Publikationspreis 2021 der Fakultät verliehen hat.

Tag der Forschung 2023
Am 7. Juni 2023, wurden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aller zehn Fakultäten der Universität Stuttgart im Rahmen des Tages der Forschung für ihre herausragenden Publikationen in den Jahren 2021 & 2022 mit je 2500 Euro geehrt.
„Mit den herausragenden Publikationen wird die ganze Breite und Vielfalt der Forschung an der Universität Stuttgart abgebildet“, sagte Prof. Manfred Bischoff, Prorektor Forschung und wissenschaftlicher Nachwuchs, in seiner Begrüßung. Wie schon in den letzten Jahren wurden die Publikationen zunächst von den Dekanen der Fakultäten gewürdigt und anschließend von den Preisträgerinnen und Preisträgern auf sowohl informative als auch unterhaltsame Weise vorgestellt.

Originalveröffentlichung:
The episodic and multiscale Galactic Centre, Aaron Bryant & Alfred Krabbe, New Astronomy Reviews Volume 93, December 2021, 101630
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1387647321000178?via%3Dihub,
pdf.

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• Schwarze Löcher

Der Beitrag Faszination Schwarzer Löcher erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE).

14. Dezember 2021 – Mit Hilfe des GRAVITY-Instruments am Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile haben Astronomen einen noch nie zuvor gesehenen Stern in der Nähe des Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Galaxie entdeckt. Die tiefen Bilder mit extrem hoher Auflösung ermöglichten es dem Team unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik zudem, die Masse des Schwarzen Lochs so genau wie nie zuvor zu bestimmen. Die neuen Bilder zoomen in die Region um das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie – 20-mal mehr, als dies ohne Interferometrie möglich war. Mit der genauen Vermessung der Bahnen der Sterne in unserem galaktischen Zentrum kann das Team möglicherweise sogar herausfinden, wie schnell das Schwarze Loch rotiert.

Wie kann man das Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße erforschen? Ein Objekt, das man – per Definition – nicht sehen kann? Der Weg, den Reinhard Genzel, Direktor am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE), einschlug und der zum Physik-Nobelpreis 2020 geführt hat, besteht darin, Sterne auf engen Umlaufbahnen um das supermassereiche Schwarze Loch zu verfolgen. Die neuesten Ergebnisse seines Teams, die die drei Jahrzehnte andauernde Studie von Sternen in Umlaufbahnen um Sagittarius A* fortführen, werden heute in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Auf der Suche nach weiteren Sternen in der Nähe des Schwarzen Lochs hat das Team eine neue Analysetechnik entwickelt, um die bisher tiefsten Bilder unseres galaktischen Zentrums zu erhalten. „Das VLTI gibt uns eine unglaubliche räumliche Auflösung und mit den neuen Bildern sehen wir tiefer als je zuvor. Wir sind verblüfft von dem Detailreichtum und wie viel Aktivität und wie viele Sterne wir in der Nähe des Schwarzen Lochs sehen“, erklärt Julia Stadler, Wissenschaftlerin am Max-Planck-Institut für Astrophysik, die während ihrer Zeit am MPE die Analyse der Daten leitete, um Bilder vom galaktischen Zentrum zu erzeugen. Bemerkenswerterweise fand das Team den Stern S300, der zuvor noch nie gesehen worden war. Dies macht deutlich, wie leistungsfähig diese Methode ist, um sehr schwache Objekte in der Nähe von Sagittarius A* zu entdecken.

Bei der jüngsten Beobachtungsreihe, die zwischen März und Juli 2021 durchgeführt wurde, konzentrierte sich das Team auf eine genaue Vermessung der Umlaufbahnen der Sterne nahe dem Schwarzen Loch. Dazu gehört auch der Rekordstern S29, der sich dem Schwarzen Loch Ende Mai 2021 mit der atemberaubenden Geschwindigkeit von 8740 km/s näherte und es in einer Entfernung von 13 Milliarden Kilometern passierte, gerade einmal dem 90-fachen Abstand zwischen Sonne und Erde. Bisher wurde kein anderer Stern beobachtet, der so nahe oder so schnell am Schwarzen Loch vorbeifliegt.

„Wir haben jetzt die Möglichkeit, im galaktischen Zentrum Präzisionsmessungen durchzuführen, und es als Labor zu nutzen, um die Vorhersagen von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie zu testen“, erklärt Stephan Gillessen, der das Herz unserer Milchstraße seit den 1990er Jahren mit verschiedenen Techniken beobachtet. „Es gibt etwa 50 Sterne mit bekannten Umlaufbahnen in der Nähe von Sagittarius A*, und wir haben bereits die gravitative Rotverschiebung und die Schwarzschild-Präzession gesehen, als der Stern S2 im Jahr 2018 sehr nahe an dem supermassereichen Schwarzen Loch vorbeizog. Aber es gibt noch weitere offene Fragen wie zum Beispiel: Wie massereich ist es genau? Rotiert es?“

In Kombination mit den früheren Daten des Teams bestätigen die neuen Beobachtungen, dass die Sterne genau den Bahnen folgen, die die Allgemeine Relativitätstheorie für Objekte vorhersagt, die sich um ein Schwarzes Loch bewegen, das 4,3 Millionen Mal die Masse der Sonne hat. Dies ist die bisher genaueste Bestimmung der Masse des zentralen Schwarzen Lochs in der Milchstraße mit einer Genauigkeit von etwa 0,25 %. Den Forschern gelang es außerdem, die Entfernung zu Sagittarius A* so genau wie nie zuvor zu messen: es ist 27 000 Lichtjahre weit weg.

Die Messungen und Bilder des Teams wurden durch GRAVITY ermöglicht, ein einzigartiges Instrument, das die Forscher für das VLTI der ESO entwickelt haben. GRAVITY kombiniert das Licht aller vier 8,2-Meter-Teleskope des Very Large Telescope (VLT) der ESO mit Hilfe der sogenannten Interferometrie. Die Technik ist komplex, „aber am Ende erhält man Bilder, die 20-mal schärfer sind als die der einzelnen VLT-Teleskope und die die Geheimnisse des galaktischen Zentrums enthüllen“, sagt Frank Eisenhauer vom MPE, der leitende Forscher bei GRAVITY.

Um die neuen detaillierten Bilder zu erhalten, verwendeten die Astronomen zudem eine moderne Methode des maschinellen Lernens, die sogenannte Informationsfeldtheorie. Sie erstellten ein Modell, wie die realen Quellen aussehen könnten, simulierten, wie GRAVITY sie sehen würde, und verglichen diese Simulation mit den tatsächlichen GRAVITY-Beobachtungen. Auf diese Weise konnten sie die Sterne in der Umgebung von Sagittarius A* mit einer beispiellosen Tiefe und Genauigkeit finden und verfolgen. Zusätzlich zu den GRAVITY-Beobachtungen verwendete das Team auch Daten von NACO und SINFONI, zwei früheren VLT-Instrumenten, sowie Messungen des Keck-Observatoriums und des Gemini-Teleskops von NOIRLab.

GRAVITY wird derzeit weiterentwickelt, um die Empfindlichkeit weiter zu erhöhen und schwächere Sterne noch näher am Schwarzen Loch zu entdecken. Das Ziel des Teams ist es, mit GRAVITY+ Sterne so nahe am Schwarzen Loch zu finden, dass deren Umlaufbahnen die Gravitationswirkung von der Rotation des Schwarzen Lochs spüren würden. Das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das derzeit in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird, wird es dem Team außerdem ermöglichen, die Geschwindigkeit dieser Sterne in Blickrichtung zum galaktischen Zentrum mit sehr hoher Präzision zu messen. „GRAVITY+ und ELT zusammen werden uns in die Lage versetzen, herauszufinden, wie schnell sich das Schwarze Loch dreht“, stellt Eisenhauer fest. „Das hat bisher noch niemand geschafft.“

Originalveröffentlichungen
Die hier vorgestellten Studien wurden von der GRAVITY-Collaboration in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

„The mass distribution in the Galactic Centre from interferometric astrometry of multiple stellar orbits“
GRAVITY collaboration
doi:10.1051/0004-6361/202142465

„Deep images of the Galactic Center with GRAVITY“
GRAVITY collaboration
doi:10.1051/0004-6361/202142459

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• Sagittarius A / Milchstrassen-Zentrum

Der Beitrag MPE: GRAVITY zoomt auf Sterne rund um SgrA* erschien zuerst auf Raumfahrer.net.