Unter der Leitung chinesischer Wissenschaftler wurden Einsteins Vorhersagen bestätigt!

Es wurde nachgewiesen, dass das Schwarze Loch, das die Menschheit zum ersten Mal „sah“, rotierte!

Dank der gemeinsamen Anstrengungen eines internationalen wissenschaftlichen Forschungsteams unter der Leitung chinesischer Wissenschaftler, das aus 45 wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt besteht, konnte nachgewiesen werden, dass das Schwarze Loch M87, das zum ersten Mal von Menschen „gesehen“ wurde, rotiert, ein Phänomen, das mit den entsprechenden Vorhersagen von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie übereinstimmt .

Am 27. September wurden die entsprechenden Forschungsergebnisse in der internationalen Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Schematische Darstellung des Modells der geneigten Akkretionsscheibe. Forscher zeichnen Karten

Das Schwarze Loch, das die Menschheit zum ersten Mal „sah“, befindet sich im Zentrum der riesigen elliptischen Galaxie M87 im Sternbild Jungfrau, 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, und seine Masse beträgt etwa das 6,5-Milliardenfache der Sonnenmasse. Im Jahr 2019 veröffentlichten Wissenschaftler erstmals ein Bild des Schwarzen Lochs M87 und führen seitdem weiterhin Beobachtungsforschungen zum Schwarzen Loch M87 durch.

Cui Yuzhu, Erstautor und korrespondierender Autor des Artikels zu diesem neuesten Forschungsergebnis und Postdoktorand am Zhijiang-Labor, stellte vor, dass die Forscher bei der Verwendung der Very Long Baseline Interferometry (VLBI)-Technologie überrascht waren, als sie bei der Analyse der Jet-Struktur des Schwarzen Lochs M87 feststellten, dass die Richtung des Jets des Schwarzen Lochs M87, der im März 2017 vom ostasiatischen VLBI-Netzwerk beobachtet wurde, eine andere war als zuvor. Durch die eingehende Analyse von Beobachtungsdaten aus mehreren VLBI-Netzwerken auf der ganzen Welt über die letzten 23 Jahre hinweg und die Konzentration auf diesen Hinweis wurde schließlich festgestellt, dass der Jet des Schwarzen Lochs M87 periodische Schwankungen mit einer Schwingungsperiode von etwa 11 Jahren und einer Amplitude von etwa 10 Grad aufweist. Dies lieferte erstmals den stärksten Beobachtungsbeweis für die Spintheorie Schwarzer Löcher.

Die supermassereichen Schwarzen Löcher im Zentrum aktiver Galaxien gehören zu den zerstörerischsten und geheimnisvollsten Objekten im Universum. Sie verfügen über eine enorme Gravitationskraft, „fressen“ große Mengen Materie durch Akkretionsscheiben und „spucken“ die Materie gleichzeitig mit hoher Geschwindigkeit, die nahe der Lichtgeschwindigkeit liegt, wieder aus. Die Kraft ist so groß, dass sie Materie Tausende von Lichtjahren weit „spucken“ können. Welche Kraft im Universum kann die Richtung eines Schwarzlochstrahls ändern und ihn periodisch schwingen lassen?

Oben: Die Jet-Struktur von M87 nach der Fusion alle zwei Jahre zwischen 2013 und 2018, beobachtet bei 43 GHz. Unten: Beste Anpassung basierend auf Bildern, die in Einjahresschritten von 2000 bis 2022 zusammengefasst wurden. Forscher zeichnen Karten

Im Rahmen einer eingehenderen Untersuchung führte das wissenschaftliche Forschungsteam zahlreiche theoretische Untersuchungen und detaillierte Analysen auf Grundlage der Beobachtungsergebnisse durch und verwendete Supercomputer in Kombination mit den neuesten Daten, um numerische Simulationen durchzuführen. Die Ergebnisse bestätigen, dass bei einem Winkel zwischen der Rotationsachse der Akkretionsscheibe und der Drehachse des Schwarzen Lochs die gesamte Akkretionsscheibe aufgrund des „Widerstandseffekts“ des Bezugssystems schwingt und der Jet aufgrund des Einflusses der Akkretionsscheibe ebenfalls schwingt. Dieses Phänomen steht im Einklang mit der Vorhersage von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie, dass „ein rotierendes Schwarzes Loch einen Bezugssystem-Verschiebungseffekt verursacht“.

Lin Weikan, ein assoziierter Forscher am Southwest Institute of Astronomy der Yunnan-Universität, sagte, dass der Spin zwar eine Grundannahme der Theorie schwarzer Löcher sei, diese aber bisher nicht direkt durch Beobachtungen bestätigt werden konnte. Diese Studie verknüpfte erfolgreich die Jetdynamik des Schwarzen Lochs M87 mit dem Zustand des supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie. Es unterstützte nicht nur die grundlegende Theorie, sondern lieferte auch Schlüsselelemente für die weitere Entschlüsselung des Rätsels der Schwarzen Löcher.

Mithilfe der Very Long Baseline Interferometry (VLBI)-Technologie können mehrere Radioteleskope an verschiedenen Standorten auf der ganzen Welt kombiniert werden, um den Beobachtungseffekt eines extrem großen Teleskops zu erzielen. In dieser neuesten Studie wurden Daten aus mehreren internationalen Beobachtungsnetzwerken verwendet, darunter das ostasiatische VLBI-Netzwerk. Insgesamt haben mehr als 20 Radioteleskope auf der ganzen Welt zu dieser Studie beigetragen, darunter das 65-Meter-Tianma-Teleskop am Shanghai Astronomical Observatory der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und das 26-Meter-Nanshan-Radioteleskop am Xinjiang Astronomical Observatory.

Seit 2017 nehmen die beiden Radioteleskope meines Landes weiterhin an den Beobachtungen des ostasiatischen VLBI-Netzwerks teil und spielen eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Beobachtungsempfindlichkeit bzw. der Winkelauflösung. Laut Shen Zhiqiang, Direktor des Shanghai Astronomical Observatory der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, hat das Observatorium vor kurzem mit dem Bau eines 40-Meter-Radioteleskops in Shigatse, Tibet, begonnen. Nach der Fertigstellung wird es die hochauflösenden Millimeterwellen-Bildbeobachtungsmöglichkeiten des ostasiatischen VLBI-Netzwerks weiter verbessern.

Li Di, Forscher am Nationalen Astronomischen Observatorium der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Chefwissenschaftler des „China Sky Eye“ und Chefwissenschaftler für Computerastronomie am Zhijiang-Labor, ist davon überzeugt, dass diese von chinesischen Wissenschaftlern angeführte Forschungsleistung untrennbar mit der tiefen Integration der Radioastronomie und der Computerwissenschaft verbunden ist . Während sich die Datenmenge weiter anhäuft, führt das Zhijiang-Labor Technologien wie künstliche Intelligenz und Cloud-Computing in die Astronomie ein, wobei mehrere Disziplinen zusammenarbeiten, um die Geheimnisse des Universums zu erforschen.

Planung und Produktion

Quelle: Nachrichtenagentur Xinhua

Reporter: Zhang Jiansong, Dong Xue

Herausgeber: Cui Yinghao