 Mein Name ist Reinhard Gänzel, ich bin Astrophysiker. Mein Team und ich haben in den letzten Jahren es geschafft zu zeigen, dass das Objekt im Zentrum unserer Milchstraße in der Tat ein massives Schwarzes Loch sein muss und die allgemeine Relativitätstheorie auch dort richtig ist. Das Zentrum unserer Galaxie als Testerwürfel gestaucht, wie kamen Sie auf diese Idee? Man muss sich das so vorstellen, dass vor 100 Jahren hat man Herrn Einstein und seine Theorie, die also vorher sagen machte, wie die Gravitation die Dinge dann doch etwas anders macht als was er bei Newton vorgesehen war. Dann hat es 50 Jahre gedauert und in den 60er Jahren wurden dann Objekte gesehen, die sehr leuchtkräftig waren im Radiobereich und sich dann im Laufe der Zeit als sehr weit entfernte Zentren von Galaxien ausgestellt haben, selbst bei die sogenannten Quasaren. Sobald diese Entdeckung stattgefunden hat, war es klar, da muss irgendeine unglaubliche Energieproduktionsmaschine drin sein und könnte das also ein solches Schwarzes Loch sein, wie es also aus der Einsteinstheorie kommt. Das war sozusagen der Punkt Null. Nur um dann weiterzukommen, muss man sehr nah an die Objekte ran, man muss genauer messen und so weiter und so fort. Und da ist das galaktische Zentrum im Laufe der Jahrzehnte, wo man so will, seit dieser Zeit immer mehr ins Zentrum gekommen, nicht weil es irgendwie ein Quasar ist, ein sehr harmloses Objekt, aber weil es eben so nah zu uns ist und wir können ganz präzise Messungen machen, um die Schwerkraft durch zu benutzen. Ein Effekt, der von Einstein's allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt wird, ist die sogenannte Schwarzschild-Präzession. Können Sie uns das erklären, was ist das genau? Ja, also die nutensche Theorie fangen wir damit wieder an. Die kennen wir ja auch in dieser Wolle aus unserem Sonnensystem. Sie setzen also in das Zentrum ein schweres Objekt, eine Sonne oder was auch immer. Und dann setzen Sie ein zweites Objekt in der Umlaufbahn um dieses Objekt. Zum Beispiel in der Kreisumlaufbahn oder auch in der Liptischen Umlaufbahn. Das sind also die Planeten und die Sonne. Und die nutensche Theorie würde sagen, dass wenn da keine weitere Störung passiert durch äußere zusätzliche Kräfte, dann ist diese Elipse oder dieser Kreis immer derselbe, immer derselbe, ja, bis beliebig lange Zeit. Dagegen die Einsteinische Theorie sagt voraus, dass wenn dort also dieses selbe Szenario erfordert ist, dann fängt diese Kreise, diese Elipse langsam anzupräzidieren. Und die Präzession ist umso schneller, je größer die Masse ist, relativ zum Abstand. Also je größer die Schwerkraft ist. Also wenn das Objekt sehr weit entfernt ist, ist es klein, aber wenn das Objekt sehr nah dran ist und die Masse groß ist, ist es also sehr groß. Also das ist eine von den Effekten, die allgemeine Relativitätstheorie voraus sagt, die eben anders ist als die nutensche Theorie. Und dadurch kann man sozusagen, wenn man diese Effekte sieht, sehr genau dann sagen, ob die allgemeine Relativitätstheorie für diesen Fall zutrifft. Und genau das haben Sie jetzt getan? Dies haben wir jetzt getan. Jetzt kann man sich natürlich fragen, okay, fallen Einstein vor 100 Jahren und der Effekt dieser Präzession war damals eine der ersten Effekte, den also Einstein vorher gesagt hat. Und in der Tat war es so, dass diese schwarzschilden Präzession für den Merkur in der Tat bereits vor der allgemeinen Relativitätstheorie beobachtet worden ist. Und zwar haben die Astronomen 19. Jahrhundert die Planeten vermessen genau aus denselben Gründen, wie wir es im galaktischen Zentrum tun. Man wollte mehr wissen. Man wüsste das, also wenn die sich eben nicht dauernd um dasselbe drehen, da ist irgendwas. Dort war der Effekt, den man suchte, ein anderer, nämlich ein Planet, der vorher gesagt war, noch innerhalb des Merkurs. Der hat sogenannte Vulkanplaneten. Das war damals sozusagen der Aufräger der Stunde. Und man versuchte diesen Vulkanplaneten zu sehen, indem man eben die Präzession der Bahn vom Merkur und in der Tat war es so, dass die Merkursche Bahn präzidiert und zwar nicht so, wie man sie mit den anderen Planeten erklären konnte. Aber man konnte damit auch den Vulkan am Saunen gefunden, den Gipsaulat, sondern was die damals schon gesehen haben und das wurde dann von Albert Einstein in der Theorie dann 50 Jahre etwas später sofort erklärt, das war der erste Effekt der allgemeinen Relativitätstheorie. Wenn wir das über den Merkur denn schon wussten, wieso ist es jetzt so wichtig, dass wir ein Zentrum der Milchstraße geschaut haben? Ja, so eine sehr gute Frage. Ich sollte auch sagen, also die ganze Frage, ob oder ob nicht die allgemeine Relativitätstheorie wichtig ist, ist nur eine unserer Motivationen. Sie ist eine wichtige Motivation, aber nur eine von drei. Ich weiß nicht, ob das zu erklären, was die anderen zwei noch sind. Also die allgemeine Relativitätstheorie in der Form, wie sie von Einstein geschrieben würde, die sozusagen hängt eigentlich nur ab von zwei Effekten der Masse, das zentralen Objekt und dem Drehimpuls, dem Spin. Und wenn man dann das Testdeichen, also in dem Fallen Planeten oder bei uns in der Sterne, darum kreisen lässt, dann kann man also aus der Theorie ableiten, was die tun, so lange man also jetzt diese Eigenschaften kennt und wie nah jetzt das Objekt ist. Also das ist sozusagen die Vorstellung. Und da ist, also je näher das Testdeichen am zentralen Weg ist, da sagt man, umso stärker ist die Raumzeit gekrumbt, denn das war die Vorstellung, die Einstein neu formuliert hatte, das sozusagen diese Kraft, die Newton postuliert, ist eine Eindellung der Raumzeit und die Planeten oder die Sterne, die folgen, also einem gewissen geodetischen, einer gewissen geodetischen Kurve. Und die sollte von nichts anderes abhängen, also zum Beispiel auch nicht von der Masse. Aber es gibt andere Theorien, die also heutzutage, wenn diese wollen, ventiliert werden, drüber nachgedacht werden und einige dieser Theorien würden eine Masseabhängigkeit von solchen Effekten vorher so haben. Deshalb ist die Physik immer, immer auf dem Sucht, experimentelle Physik muss immer auf der Suche sein, zu testen, ob bestehende Theorien richtig sind. Also es ist ja nicht so, dass diese, man hat ja den Eindruck, das viel, also von Memel einstellen hat sich das alles sozusagen in genialer Weise erfunden. Und jetzt ist es dann so, nee, das muss überhaupt nicht so sein. Im Gegenteil, wir wissen oder vermuten, dass die allgemeine Relativitätstheorie nur eine Übergangstheorie ist, weil an Sicherheit grenzen der Wahrscheinlichkeit auf den kleinsten Skalen, die wir noch nicht untersucht haben, die Theorie nicht zuteilfen kann. Das war in der, wenn Sie so wollen, in der Atomtheorie ganz genauso. Also Theorien sind etwas Übergangsphänomene, die zu testen sind, zu verifizieren sind, immer wieder in verschiedenen und möglicherweise, dann findet man irgendwann mal etwas A. Da stimmt es nicht. Und in dem Sinne benutzen wir sozusagen jetzt zum ersten Mal ein supermassives schwarzes Loch um die Theorie zu testen. Und das ist eben, bislang wurde das getestet mit Planeten im Sonnensystem, im Labor auf der Erde und dann jetzt dann auch mit Gravitationswellen von sogenanntes schwarze, stellaren schwarzen Löchern mit LIGO und jetzt sind wir noch mal in Faktor 10 auf 5 mal mehr Masse in diesen supermassiven schwarzen Löchern. Aber das ist jetzt nur eine Motivation. Gleich kann ich die anderen beiden gleich auch noch anfügen. Die nächste Motivation, wenn sie so will, ist die ganz generelle Frage nach supermassiven schwarzen Löchern. Sind die Objekte, die wir da beobachten und das ist ja nicht nur im galaxischen Zentrum, sondern also diesen Quasaren und praktisch jede Galaxie, so glauben wir, hat also im Zentrum ein Objekt sitzen, was also ein supermassives schwarzes Loch zwischen 100.000 und einigen Milliarden Sonnenmassen ist? Sind das wirklich schwarze Löcher im Sinne von dieser einscheinischen Theorie? Und sind die alleine, sind das Einzelobjekte oder sind das vielleicht Doppelobjekte? Also da gibt es durchaus sozusagen auch in der Art und Weise, die diese Objekte vielleicht entstanden sind, Gründe, dass man vermuten würde, dass die gar nicht als Einzelobjekte dort existieren, sondern als Doppelsystem oder so was. Das Nächste ist, die beeinflussen natürlich ihre Umgebung. Jetzt nehmen wir an, das sind solche schwarzen Löcher, dann beeinflussen sie ihre Umgebung, ziehen, wenn sie so wollen, andere Objekte an und dann müsste sich eigentlich vorstellen, dass die Umgebung relativ dicht bevölkert ist, wenn ich mal so sagen darf, mit anderen Objekten, viel weniger Masse, zum Beispiel, Stellare schwarze Löcher oder sogenannte Intermediate mass black holes, also das sind Objekte, mit vielleicht tausend Sonnenmassen. Wir haben solche Objekte noch nicht gesehen, aber würde vermuten, wenn sie irgendwo sind, dann sind sie da. Und das ist, wenn sie so wollen, unsere zweite Motivation, die zweite und dritte Motivation. Wir wollen durch diese Tests gleichzeitig schauen, ob was ist in der Umgebung von dem Ding, ist das wirklich ein einzelnes Objekt und natürlich welches Spinnen hat es, also welchen Drehimpuls, aber gibt es da andere Objekte in der Umgebung? Sie arbeiten jetzt seit ungefähr 30 Jahren daran, das ist eine unglaublich lange Zeit, welche technischen Neuerungen haben sich seitdem ergeben für Sie? Ja, nee, also das ist manchmal, also ich muss sagen, eine Sache in der Forschung, muss man ein tiefes Interesse haben, man muss Mut haben, man muss Risiko eingehen und man muss Zeit haben manchmal. Und in der Tat, also die Max-Bank-Gesellschaft ist da, wenn wir sagen ein Paradies, denn ich kann hier Dinge tun, über wie Sie sagen, über 30 Jahre hinweg, die mit hohem Risiko befachtet waren, von den experimentellen Neuerungen, die wir gemacht haben, keine von denen war, also sozusagen logischerweise von Anfang an, klar, dass sie funktionieren würde. Und es hat nicht nur lange gedauert, es ist auch die Verbesserung in der Messtechnik, wenn Sie so wollen, die wir dabei erreicht haben, also von Faktoren von zwischen einigen 1000 bis Millionen. Und dieser letzte Schritt, den wir jetzt gegangen sind, um diese allgemeine Relativitätstheorie Messerung zu machen, ist, indem man nicht nur ein optisches Teleskop hernimmt von 8 Meter Durchmesser, nämlich das sogenannte Very Large Teleskop der ESO in Chile, nein, wir benutzen 4 davon, die alle auf dem Berg sozusagen dort schon stehen. Und in der Tat, mit gutem Grunde, man hat schon bei der Gründung dieses Teleskop dran gedacht, die irgendwann mal optisch zusammenzuschalten. Aber das war in den Anfängen so schwierig, so wahnsinnig schwierig und auch nicht sehr empfindlich. Und wir haben das also jetzt geschafft, in den letzten 10 Jahren da ein Durchbruch zu machen, um damit, ja, wenn Sie so wollen, so genau schauen zu können, dass man auf dem Mond einige Zentimeter Auflösung hat. Das funktioniert dadurch, dass man die vier verschiedenen Saturiten zusammenschalten kann, die quasi als ein großer funktionieren. Die Idee hier ist, dass die Auflösung, die Winkelauflösung eines optischen Teleskops umso besser ist, je größer das Teleskop ist. Das ist nicht etwas, was wir als Menschen oder wenn Sie an Ihren Binocular denken oder sowas, so unbedingt im täglichen Wissen. Der Grund liegt darin, dass wenn wir normalerweise auf der Erde sozusagen unseren entfernten Wagen anschauen, der uns entgegenkommt, jetzt tun wir unsere Binoc, unser Teleskop auf das Auge und gucken wir das an, dann wird es besser, weil eben die Erdatmosphäre das Bild verwackelt, wenn Sie so wollen. Und dieses Verwackern ist eine böse Sache der Atmosphäre. Man könnte, in dem Sinne, es besser tun, indem man im Weltraum geht. Das passiert ja auch, aber man kann keine 4-8 Meter Teleskope in den Weltraum schicken. Was wir also machen, erst mal wir reparieren sozusagen, dass die Verwackern die Erdatmosphäre und dann schalten wir die Teleskope zusammen und generieren auf diese Art und Weise einen Riesenteleskop von ungefähr 130 Meter Durchmesser. Ja. Mit dem neuesten Instrument Gravity haben Sie 2018 bereits einen anderen Effekt der Relativitätstheorie nachweisen können. Warum braucht es immer noch weitere Tests? Weil die allgemeinen Relativitätstheorie eben verschiedene Effekte vorher sagt. Also der eine Effekt ist Newton. In Newton sind die Lichteilchen nicht von der Gravitation abhängig. Ja, Sie wissen davon nichts. Und eine der Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie ist, dass nicht nur Teilchen wie Sie und ich, wenn wir also da rumfliegen um das schwarze Loch, sondern auch das Licht selber von der Gravitation abgelenkt wird. Und wenn Sie sozusagen ein Licht, ein Laser-Licht rausschicken aus der Umgebung eines schwarzes Lochs, dann muss es sich sozusagen herauskämpfen gegen die Schwerkraft und kommt bei uns bei großer Entfernung mit weniger Energie an, als wir es da unten losgeschickt haben. Das nennt bei Gravitation das Rollverschiebung. Es ist auch ein Effekt, und zwar der erste, der in der allgemeinen Relativitätstheorie im Labor hier auf der Erde nachgewiesen worden ist. Ganz beruhmtes Experiment, das Pound-Rapcar-Experiment. Und in dieses haben wir sozusagen auch nachmachen müssen. Der nächste Effekt, den wir suchen, ist natürlich der Spinn. Dadurch, dass das schwarze Loch rotiert mit Sicherheit, wird es irgendwie rotieren, ob schneller oder langsamer rotiert, wissen wir nicht, das ist aber interessant zu fragen. Dann nimmt es sozusagen die Raumzeit mit. Die Raumzeit wird mitgedreht. Und das hat wiederum Aspekt, wenn dort also ein Stern läuft, dann zieht dieser Stern, dass die Raumzeit sozusagen sich dreht und fängt dann an, in seiner Bahn zu wobbeln, also zu präzidieren wiederum. Und diesen Effekt würden wir gerne sehen. Dazu müssen wir noch präziser messen oder einen Stern haben, der noch näher dran ist, als den, den wir bislang benutzt haben. Und das sind dabei, das zu tun. Und schließlich und endlich will man natürlich so nah ran wie irgendwie möglich. Man kann ja in so ein schwarzes Loch, hat ja eine Kommunikationsbarriere, das nennt bei den Ereignissehorizonten. Und ein Objekt, also so ein Stern, kann nur bis auf einige Mal diesem Ereignissehorizonsradius herankommen. Wenn es dann innerhalb dessen ist, fällt es einfach ins schwarze Loch, dann ist es weg. Aber also sozusagen an dieser Grenze wollen wir messen, und haben wir auch schon gemessen, um zu sehen, ob die, wenn sie so wollen, die Testzeichen, die man dort sieht, das sind keine Sterne, sondern das sind heißes Gras. Ob das sich verhält, wie man es erwarten würde, um ein schwarzes Loch dieser Masse und in der Tarte. Wir haben also erst so solche Messungen bereits gemacht und wir wollen mehr machen, wir wollen besser messen. Wir wollen sozusagen letztendlich, wenn wir so will, irgendwann mal zeigen, ja, das muss ein schwarzes Loch aller Einsteins sein oder es ist nichts ein solches. Das schließt wunderbar an meine letzte Frage an. Was kommt als nächstes? Welches Projekt haben Sie jetzt in den Augen? Naja, ich bin jetzt nicht mehr ganz so jung. 30 Jahre ist auch eine lange Zeit, aber wir haben natürlich noch viel vor. Wir wollen jetzt erst mal das Gebet, was wir zehn Jahre lang entwickelt haben, nochmal um einen wesentlichen Faktor, hoffen, Faktor 100, besser machen in den nächsten Jahren und damit anzufangen, schwarze Löcher, die weiter entfernt sind, genauer anzuschauen. Also bislang haben wir uns das schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße angeschaut. Das nächste große Ziel ist sozusagen, die Quasare selber zu vermessen. Und das kann man tun, weil es in der Umgebung von diesen Quasaren heißes Gras gibt, was Stofflinien emitiert. Und man kann dann die Bewegung darüber sehen, dass sozusagen die Verschiebungen gewählenden Länge sind. Damit kann man die Masse messen. Wenn man also die Größe des Objekts misst über diese Interfermetrie und mit Spektroskopie die Verschiebungen, dann kann man die Masse messen. Und das ist eine ganz fundamentale Größe, die man auf diese Art und Weise testen könnte. Und wenn wir das oder Leute in der Zukunft das richtig machen, kann man damit Tausende von Quasaren untersuchen und wirklich also sozusagen diese Frage, was ist denn die Rolle von solchen supermassiven schwarzen Löchern in der Entwicklung von Galaxiensystemen nachgehen? Super spannend. Ich bin sehr gespannt, aber auch.