mini|Einzelobservatorien des Event Horizon Telescope Das Event Horizon Telescope (EHT, ) ist ein Verbund von Radioteleskopen, um mittels Very Long Baseline Interferometry (VLBI) weit entfernte Schwarze Löcher zu untersuchen. Radioteleskope auf der ganzen Welt nehmen dafür Signale auf, die durch die Schwarzen Löcher verursacht werden. Die sich daraus ergebenden Messreihen werden gespeichert (für Internet-Versand sind die Datenmengen zu groß) und auf Datenträgern (Racks mit Festplatten) zu Computerzentren (wie dem VLBI-Korrelator am Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie) gebracht, wo sie ausgewertet werden. Der große Abstand der Teleskope auf der Erdoberfläche macht dabei eine Winkelauflösung möglich, die weit über jener der einzelnen Radioteleskope liegt.
Die ersten beiden Ziele des Verbunds sind das supermassereiche Schwarze Loch Sagittarius A* im Zentrum der Milchstraße und das Schwarze Loch im Zentrum der elliptischen Riesengalaxie M87. Damit sollen Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie überprüft sowie Erklärungsansätze zur Entstehung der äußerst energetischen Jets supermassereicher Schwarzer Löcher gefunden werden.
Erste Vorschläge, wie der „Ereignishorizont“ oder genauer der „Schatten“ (man „sieht“ nicht den Ereignishorizont, sondern das durch die Krümmung des Lichts durch das schwarze Loch entstehende Bild der Umgebung mit einem Schatten in der Mitte) mit zusammengeschalteten Radioteleskopen beobachtet werden könnte, wurden im Jahr 2000 von Heino Falcke, Fulvio Melia und Eric Agol gemacht.Falcke, Melia, Agol: Viewing the Shadow of the Black Hole at the Galactic Center, Astroph. J. Letters, Band 528, 2000, S. 13, , doi:10.1086/312423. Die Pläne für das EHT wurden konkretisiert bei einem Treffen der Radioastronomen im Januar 2012 in Tucson („Bringing Black Holes into Focus: The Event Horizon Telescope“). Beobachtet wird bei einer Wellenlänge von 1,3 mm (230 GHz); Beobachtungen bei noch kürzeren Wellenlängen (0,87 mm, entsprechend 345 GHz) sind 2019 in Vorbereitung.Moving towards higher observing frequencies, EHT, abgerufen am 14. Januar 2020 Das Schlüsselelement zum Erfolg des EHTs ist, dass das Radio-Interferometer ALMA im Jahr 2016 bei 230 GHz VLBI-fähig gemacht wurde (ebenso im 86-GHz-Band, entsprechend 3,5 mm Wellenlänge, im Global Millimeter VLBI Array, GMVA). Es nahm am Anfang April 2017 erstmals an VLBI-Beobachtungen bei 86 GHz (GMVA) und 230 GHz (EHT) teil, was die Auflösung in Nord-Süd-Richtung um einen Faktor drei und die Empfindlichkeit stark verbesserte.Sara Issaoun et al.: The Size, Shape, and Scattering of Sagittarius A* at 86 GHz: First VLBI with ALMA. ApJ, 2019, doi:10.3847/1538-4357/aaf732, arXiv:1901.06226.The Event Horizon Telescope Collaboration et al.: First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole. 2019 ApJL 875 L1' doi:10.3847/2041-8213/ab0ec7. 2022 gelang auch ein Bild von Sagittarius A*.
Seit 2019 ist im Rahmen des EHT der Aufbau des African Millimetre Telescope in Namibia geplant.Namibia sorgt für Fortschritte in der Astrophysik. Allgemeine Zeitung, 18. April 2019.Major African radio telescope will help to image black holes. Nature.com, 4. Februar 2022.
Direktor des EHTs ist seit August 2020 Huib Jan van Langevelde. Gründungsdirektor ist Shep Doeleman. Der Vorsitzende des EHT-Boards ist Colin J. Lonsdale; Gründungsvorsitzender des Boards ist Anton Zensus. Der wissenschaftliche Beirat wird von Daniel Marrone, Nachfolger von Heino Falcke geleitet. Der EHT-Kooperation wurden der Breakthrough Prize in Fundamental Physics und die Albert-Einstein-Medaille (jeweils für 2020) zugesprochen sowie der Breakthrough of the Year für 2019.
Schwarzes Loch in der Galaxie M87 mini|links|Eine Reihe von Fotos vom Mond, die als Beispiel die Vergrößerung des Event Horizon Telescope illustrieren. Links oben der Mond wie ein menschliches Auge ihn auf der Erde sieht (ohne optische Täuschungseffekte im Gehirn). Die folgenden Bilder vergrößern jeweils um einen Faktor 19,3, wobei gegen den Uhrzeigersinn vorgegangen wird. Das Schwarze Loch entspricht einem Tennisball in der Hand eines der Astronauten von Apollo 16 neben dem Lunar Roving Vehicle (LRV), angedeutet durch ein kleines Farbfoto des schwarzen Lochs. Das letzte Foto oben rechts stellt das supermassive Schwarze Loch in M87 dar in der entsprechenden Vergrößerung um einen Faktor von einer Milliarde. mini|Erste veröffentlichte Darstellung des „Schattens“ und der Akkretionszuflüsse eines Schwarzen Lochs, berechnet aus Aufnahmen des Event-Horizon-Teleskops (Kern der Galaxie Messier 87) mini|Rückseite des 15 Meter großen James-Clerk-Maxwell-Teleskops
Am 10. April 2019 wurden die ersten hochauflösenden Aufnahmen des aktiven Kerns der Galaxie M87 der Öffentlichkeit vorgestellt. Dabei handelte es sich um das Endergebnis einer monatelangen Analyse mit komplexen Bildverarbeitungsalgorithmen und Ausschluss von Störeffekten.The Event Horizon Telescope Collaboration: First M87 Event Horizon Telescope Results. IV. Imaging the Central Supermassive Black Hole. The Astrophysical Journal Letters, 10. April 2019. M87 ist 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, und das Schwarze Loch im Zentrum hat eine Masse, die vor der nunmehr vorliegenden Beobachtung mit dem EHT auf 6,6 Milliarden Sonnenmassen geschätzt wurde. Abgebildet wurden erstmals die durch Gravitation ringförmig verzerrt abgebildeten Akkretionsflüsse von aufgeheizter Materie um ein Schwarzes Loch. Der dargestellte Ring hat einen Durchmesser von 42 ± 3 Mikro-Bogensekunden und eine Breite von weniger als 20 Mikro-Bogensekunden. Der innere Rand des Rings kann aus dem Vergleich mit verschiedenen Computersimulationen mit dem sogenannten Schatten des Schwarzen Lochs identifiziert werden. Als Schatten wird die gravitativ verzerrte Projektion des Bereichs bezeichnet, aus dem kein Licht entkommt und der durch den Photonenorbit begrenzt ist, auf dem das eingefangene Licht das Schwarze Loch umkreist und durch Störungen entweder entkommen kann oder vom Schwarzen Loch aufgenommen wird. Das Schwarze Loch rotiert bei Draufsicht von der Erde wie in den veröffentlichten Abbildungen im Uhrzeigersinn. Die hellen Stellen am unteren Rand des Rings sind durch eine um 17 bis 18 Grad zur Sichtlinie des Betrachters geneigte Rotationsachse und relativistisches Beaming in Richtung des Beobachters erklärbar.Kazunori Akiyama u. a. (Event Horizon Telescope Collaboration): First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole, Astroph. J. Letters, 10. April 2019, IOPScience Der Schwarzschildradius als kennzeichnende Größe für den Ereignishorizont beträgt dagegen 4 bis 7 Mikrobogensekunden, der dunkle Bereich im Bild entspricht dem sogenannten Schatten des Schwarzen Lochs, der sich aus Gravitationslinseneffekten der Photonemissionen in unmittelbarer Nähe des Schwarzen Lochs ergibt. Er ist bis zu fünfmal größer als der Ereignishorizont.Tief im Innern von M 87, MPI Radioastronomie, 20. April 2017 Die berechneten Bilder zeigen sehr gute Übereinstimmung mit Simulationen auf Basis der allgemeinen Relativitätstheorie und übertraf die Erwartungen und überraschte beteiligte Wissenschaftler wie Anton Zensus, den Direktor des Bonner Max-Planck-Instituts für Radioastronomie.Sybille Anderl, Thiemo Heeg, Tor zur Hölle, Frankfurter Allgemeine Woche, Nr. 16, 12. April 2019, S. 60
Eine direkte Verbindung zum Jet von M87 ergibt sich nicht aus den Aufnahmen. Aufgrund der Neigung der Rotationsachse zur Sichtlinie und relativistischen Effekten ist auch im Optischen nur einer der beiden Jets von M87 zu erkennen.
Viele Aussagen ergeben sich aus dem Vergleich der Bilder mit Computersimulationen (durchgeführt von der Gruppe von Luciano Rezzolla von der Universität Frankfurt), aufgrund der Verzerrung durch die starke Gravitation sind aber die Rückschlüsse auf die zugrundeliegenden Szenarien nicht immer eindeutig – beispielsweise würde sich ein ähnliches Bild ergeben, wenn man auf die Kante einer strahlenden Plasmascheibe um das Schwarze Loch sieht, da durch die Raumzeitkrümmung Ober- und Unterseite gleichzeitig sichtbar wären.Ulf von Rauchhaupt, Eine nackte Singularität ist es schon mal nicht, Frankfurter Allgemeine Sonntagszeitung, 14. April 2019, S. 57 Die Vergleiche reichen für eine Abschätzung der Masse des Schwarzen Lochs zu 6,5 ± 0,7 Milliarden Sonnenmassen, nicht aber für eine Festlegung des Drehimpulses. Bei einem rotierenden Schwarzen Loch verändert sich die Form des Ereignishorizonts (Kerr-Metrik), die Abweichung beträgt aber nur rund vier Prozent und hängt vom Blickwinkel ab. Ausgeschlossen werden kann eine Nackte Singularität, da der Schatten kleiner und deutlich asymmetrischer wäre.
An der Entstehung der Bilder (insgesamt entstanden vier jeweils an einem Beobachtungstag) waren an vier Tagen im April 2017 acht Teleskope beteiligt. Die acht Teleskope waren weltweit verteilt: in Arizona (SMT, Submillimeter Telescope), Chile (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma) und Atacama Pathfinder Experiment, Apex), Hawaii (Submillimeter Array, SMA, James Clerk Maxwell Telescope, JCMT), Mexiko (Large Millimeter Telescope, LMT), in der Antarktis am Südpol (South Pole Telescope, SPT) und in Spanien (Pico del Veleta in der Sierra Nevada, das 30 m IRAM Teleskop, PV). Die effektive Auflösung des Teleskops, die sich aus der Zusammenschaltung der Einzelteleskope ergibt, entspricht dem weitesten Abstand der Beobachtungsstationen (11.000 km); nicht jedoch die Lichtsammelleistung. Die entspricht nur der Summe der beteiligten Teleskope. Die Winkelauflösung entspricht der Auflösung eines Tennisballs auf dem Mond bei Beobachtung von der Erde. Inzwischen ist das EHT-Netzwerk noch erweitert worden. Die sehr umfangreichen Daten (viele Petabytes, jedes der acht Teleskope lieferte täglich rund 350 Terabyte), deren physischer Transport zum Beispiel aus der Antarktis ein besonderes Problem darstellte, mussten dann zeitlich und bezüglich der Teleskopausrichtung exakt verglichen werden. Die Datenauswertung erfolgte am Max-Planck-Institut für Radioastronomie und am MIT-Haystack-Observatorium und zog sich zwei Jahre hin, nicht nur wegen der Zusammensetzung der Daten der verschiedenen Teleskope, sondern auch weil die beteiligten Wissenschaftler sichergehen wollten, dass sie am Ende der komplexen Prozedur der Bilderstellung wirklich eine direkte Aufnahme eines Schwarzen Lochs vor sich hatten. Beteiligt waren über 200 Wissenschaftler aus 20 Nationen und von 59 Institutionen. An den vier Beobachtungstagen am 5., 6., 10. und 11. April 2017 herrschte ein Fenster guten Wetters auf allen acht Stationen.Shep Doeleman: Focus on the First Event Horizon Telescope Results, Astroph. J. Letters, April 2019
Sagittarius A* mini|Bild des EHT von Sagittarius A