Das Geheimnis des Universums erforschen: Ein klares Bild eines Schwarzen Loch-Jets, eingefangen durch die Zusammenarbeit der Welt

1. Ein "historisches Bild" durch das globale Radiowellennetz

Am 13. Juni 2025 wurde ein Bild, das zusammen mit einer Pressemitteilung der Chalmers University of Technology veröffentlicht wurde, von Astronomen weltweit gefeiert. Das rechts abgebildete false-color Bild mit mehrfach überlagerten Konturen zeigt einen Hochenergie-Plasmajet, der aus dem Zentrum der Galaxie J0123+3044 austritt. Das linke Bild zeigt eine herkömmliche EVN-Alleinbeobachtung, während das rechte Bild MeerKAT hinzufügt. Im rechten Bild sind die Strukturen in der Nähe des Kerns getrennt, und der Öffnungswinkel sowie das Intensitätsgefälle des Jets treten deutlich hervor.phys.orgchalmers.se

2. Warum MeerKAT der Schlüssel war

MeerKAT ist ein mittelfrequentes Array, das 64 Antennen mit einem Durchmesser von 13,5 m in der Karoo-Wüste in Südafrika verteilt. Seine Sammelleistung als Interferometer entspricht einem einzelnen 100 m Spiegel und es ist das empfindlichste im südlichen Himmel. Das EVN verbindet über 20 Stationen in Europa, Asien und Afrika mit Glasfaser und erreicht eine maximale Basislinie von 9.000 km. Durch die erstmalige Einbindung von MeerKAT im "Hauptbeobachtungsmodus" in das EVN wurde die Nord-Süd-Basislinie erweitert und die u-v-Ebene dramatisch gefüllt. Infolgedessen verbesserte sich die Empfindlichkeit um das Dreifache und die Strahlgröße um über 30 %.sarao.ac.zajive.eu

3. Funktionsweise von VLBI – Die Technik, die die Erde zur Linse macht

VLBI (Very Long Baseline Interferometry) zeichnet dieselben Radiowellen an verschiedenen Stationen auf, wobei jede Station mit einer Atomuhr Zeitstempel setzt, und kombiniert diese später in einem Korrelator. Bei einer Wellenlänge von 1 cm beträgt die theoretische Auflösung bei einer Basislinie von 10.000 km 0,2 Millibogensekunden. Dies entspricht der Unterscheidung einer 1-Yen-Münze von Tokio bis London. Da die 64 Elemente von MeerKAT als ein großes Array agieren, ist das Datenvolumen enorm, aber dank des Glasfasernetzes in Südafrika und des DiFX-Korrelators von JIVE (Niederlande) ist eine Echtzeitverarbeitung möglich.jive.eu

4. Wissenschaftliche Auswirkungen – Licht auf das Rätsel der Schwarzen-Loch-Jets

J0123+3044 ist eine ferne Galaxie, deren Licht etwa 9 Milliarden Jahre benötigt, um die Erde zu erreichen. Aus dem aktuellen Bild können Schockfronten und magnetische Strukturen innerhalb des Jets analysiert werden, was Hinweise darauf liefert, ob das Jet-Entstehungsmodell direkt mit dem Ereignishorizont des Schwarzen Lochs oder mit der Akkretionsscheibe verbunden ist. Die verbesserte Auflösung ermöglicht zudem die Verfolgung von zeitlichen Veränderungen der Jet-Breite, was eine Quantifizierung von Plasma-Instabilitäten und Energieverlustprozessen erwarten lässt. Dies ergänzt die Forschung des Event Horizon Telescope, das den "Ring" von M87 eingefangen hat.arxiv.org

5. Ein Schrittstein zum SKA

MeerKAT ist der offizielle Pfadfinder für SKA-Mid. In Zukunft werden Tausende von Stationen, einschließlich SKA-Low in Australien, zusammenarbeiten, um die Empfindlichkeit um eine Größenordnung und die Auflösung um ein Vielfaches zu erhöhen. Der Erfolg dieses Projekts diente als Generalprobe für die Verwirklichung von "SKA-VLBI" und löste schrittweise Herausforderungen in Bezug auf Datenübertragung, Standardisierung und Personalaustausch. Schweden hat seine Mitgliedschaft im SKA angekündigt, und auch Japan untersucht mit VERA und J-VN die internationale VLBI-Zusammenarbeit, was die Teilnahme im asiatisch-pazifischen Raum beschleunigen dürfte.chalmers.se

6. Grenzüberschreitende Teamarbeit

An dieser Beobachtung nahmen insgesamt 14 Länder teil, darunter China, Südkorea, Italien und Spanien. Vor Ort war nur wenig Personal, und der Betrieb erfolgte hauptsächlich in drei Schichten im Fernbetrieb. Die nach der Corona-Pandemie eingerichtete Cloud-Infrastruktur und das europäische Forschungsnetzwerk GÉANT unterstützten das Hochgeschwindigkeits-Streaming. Dies wurde zu einem Modellfall für "dezentrale Forschung", bei dem junge Menschen weltweit an der Datenanalyse teilnehmen können, während die Betriebskosten niedrig gehalten werden.engineeringnews.co.za

7. Reaktionen in den sozialen Medien – „Gänsehaut bei der Auflösung“, „Wann werden die Daten veröffentlicht?“

Unmittelbar nach der Ankündigung verbreitete sich ein Beitrag von Phys.org auf LinkedIn und erreichte in nur 10 Stunden über 4.000 Impressionen. Das offizielle SKA-Observatorium kommentierte: „Die Zukunft der VLBI ist sichtbar geworden“, und Forscher sowie Weltraumfans reagierten mit Glückwunsch-Emojis.linkedin.comlinkedin.com

Auch im japanischsprachigen Raum stieg der Hashtag 〈#MeerKAT #VLBI〉 in den Wissenschafts-Clustern von Twitter (X) schnell an. Beiträge wie „Ist das der nächste Schritt nach EHT?“ und „Datenveröffentlichung → Ich möchte mit Bürgerwissenschaft spielen“ wurden zahlreich geteilt, und Visualisierungs-GIFs sowie freiwillige Übersetzungszusammenfassungen wurden ebenfalls geteilt. Tatsächlich hat JIVE angekündigt, einen Teil der Rohdaten zu Bildungszwecken zu veröffentlichen.

8. Auswirkungen auf Japan

Im Inland nimmt neben den vier VERA-Stationen auch die 65-m-Station auf Ishigaki Island seit diesem Frühjahr an Tests teil. Hochauflösende Beobachtungen führen direkt zu einem raschen Anstieg der internationalen Co-Autorenschaft von wissenschaftlichen Artikeln, und auch die Bewerbungen von Studenten für Auslandspraktika haben zugenommen. Im Bereich der Datenverarbeitung ist ein hybrider GPU-Korrelationstest mit dem CRAY des Nationalen Astronomischen Observatoriums geplant, und die Industrie strebt mit 5G-Edge-Computing und optischer Kommunikationstechnologie den Einstieg an. Dies wird als ein gutes Beispiel für die gleichzeitige Förderung von akademischer Digitalisierung und regionaler Entwicklung angesehen.

9. Zukunftsperspektiven – „Erd- und Mondbasislinie“

Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) plant, in den 2030er Jahren eine VLBI-Station auf dem Mond zu errichten und Bildgebung im Bereich von 10 μas unter Verwendung der Erd-Mond-Basislinie zu untersuchen. Die aktuellen Ergebnisse beleuchten die technischen und kooperativen Herausforderungen und zeigen gleichzeitig die Machbarkeit auf. Neben Schwarzen Löchern werden sich neue wissenschaftliche Bereiche eröffnen, die nur mit ultrahoher Auflösung und Empfindlichkeit zugänglich sind, wie Gravitationswellenquellen und kosmologische neutrale Wasserstofflinienkartierungen.

10. Fazit

Der „Handschlag“ zwischen MeerKAT und EVN ist ein symbolisches Ereignis, das Teleskope von „nationalen Einrichtungen“ zu „globalen gemeinsamen Infrastrukturen“ weiterentwickelt hat. Daten bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit, und die Analyse erfolgt gleichzeitig auf PCs weltweit. Zum ersten Mal hat die Menschheit begonnen, unseren Heimatplaneten selbst in eine riesige Linse zu verwandeln und die Tiefen des Universums zu erforschen – wir erleben live den Moment, in dem sich die Tür zu dieser Ära mit einem Knall öffnet.