In vielerlei Hinsicht ähnelte der verstorbene Astrophysiker Stephen Hawking genau den Phänomenen, die er so viel Zeit seines Lebens damit verbracht hatte, zu konzipieren: Schwarze Löcher. Hawking war wie ein Schwarzes Loch eine gewaltige Präsenz, die ihn in seine persönliche Umlaufbahn zog. Wo Schwarze Löcher Licht sammeln, sammelte Hawking Leuchten - sein Kreis von intellektuellen Freunden und Bekannten war so tatkräftig und hell wie sie kommen, darunter der in Illinois geborene Physiker und Drehbuchautor Leonard Mlodinow, der Caltech-Nobelpreisträger Kip Thorne und der britische Astronom Royal Martin Reese.
Doch während Schwarze Löcher dafür bekannt sind, alles zu zerstören und zu komprimieren, was sich in ihrer Reichweite befindet, war Hawking immer erstaunlich kreativ. Er erweiterte die kollektive Vorstellungskraft der Menschheit auf eine Art und Weise, die nur wenigen gelungen ist, und half Wissenschaftlern und Nichtwissenschaftlern, die Funktionsweise des Universums besser zu erfassen. Nach seinem Tod traten Dutzende von Hawkings langjährigen Mitarbeitern aus der täglichen Forschung heraus, um über die Auswirkungen nachzudenken, die er auf ihr Leben hatte.
Unter seinen zahlreichen Kooperationen hatte Hawking einen übergroßen Einfluss auf ein beispielloses globales Astronomieprojekt namens Event Horizon Telescope (EHT), dessen Entwicklung teilweise vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics geleitet wurde. Die Mission des EHT ist täuschend einfach: Erstellen Sie das erste Bild eines echten Schwarzen Lochs. Sein Ziel, etwa das Viermillionenfache der Masse unserer Sonne, befindet sich im Herzen unserer Galaxie, der Milchstraße. Die laufende Mission, an der ein großes Netzwerk von Teleskopen beteiligt ist, deren Beobachtungen zusammengestellt werden, erstreckt sich über Dutzende akademischer Einrichtungen auf der ganzen Welt.
In einer Entfernung von 26 Lichtjahren mag es ein Wunder sein, dass wir ein solches Objekt überhaupt erkennen können. Aber schwarze Löcher sind viel weniger dunkel und leblos als die meisten Menschen erwarten würden. „Man könnte meinen, dass ein Schwarzes Loch, das Licht schluckt, nicht sichtbar ist“, sagt EHT-Direktor Sheperd Doeleman. „Tatsächlich versuchen so viele Gase und Stäube hinein zu gelangen, dass das Gas um das Schwarze Loch durch Reibung und Erwärmung mit einer Temperatur von Hunderten von Milliarden Grad glänzt. Sie werden zu den hellsten Dingen am Himmel. “
Laut Sheperd Doeleman, Direktor von EHT, spielte Stephen Hawking eine doppelte Rolle bei der Gestaltung des Projekts. Einerseits erinnern Hawkings technische Erkenntnisse die EHT-Wissenschaftler daran, dass sie auf alles gefasst sein müssen, unabhängig von ihren Vorurteilen, wie dieses Schwarze Loch aussehen wird. "Er hat wirklich einige der bahnbrechenden Ergebnisse gezeigt, die zu unserem Verständnis geführt haben, dass Schwarze Löcher Strahlung abgeben können", sagt Doeleman. „Bis dahin waren sie diese Abflüsse des Universums, die eine Einbahnstraße waren. Und er festigte die Mathematik und das Denken dahinter, dass sie scheinbar in der Lage sind, all die Energie, die sie geschluckt haben, zu verdampfen und auszustrahlen. In diesem Sinne werden sie also zu ganz anderen Objekten. “
Gleichzeitig ist das makroskopische Beispiel von Hawking, einem Mann, der es geschafft hat, wegweisende Theorien zur Dynamik von Schwarzen Löchern auf der Grundlage seines Elektrorollstuhls zusammenzustellen, eine Quelle tiefgreifender Inspiration für das EHT-Team. "Wenn es schwierig wird", sagt Doeleman, "denke ich an jemanden wie Stephen Hawking und denke, mach weiter." 2016 hielt Hawkings den Antrittsvortrag für die Black Hole Initiative in Harvard.
Wie Doeleman bemerkt, ist Hawking vielleicht am besten dafür bekannt, mathematisch das Vorhandensein von Strahlungslecks in Schwarzen Löchern nachzuweisen, die ihm zu Ehren nun als "Hawking-Strahlung" bezeichnet werden. Ursprünglich von Jacob Bekenstein vorgeschlagen, aber von Hawking in einem Artikel von 1975 konkretisiert, war die Vorstellung, dass Quanteneffekte, die durch die immense Schwerkraft der Schwarzen Löcher hervorgerufen werden, tatsächlich etwas Wärme entweichen lassen könnten, ein Grundpfeiler auf dem Gebiet.
Schwarze Löcher galten lange Zeit als perfekte Konsumenten: Die Konsensmeinung war, dass das, was in einem Schwarzen Loch passiert, in einem Schwarzen Loch bleibt. Hawkings Entdeckung, dass Schwarze Löcher Temperaturen haben und Wärme abfließen lassen könnten, implizierte, dass sie nicht so weit vom Universum entfernt waren, wie wir gedacht hatten. Wir wissen jetzt, dass Schwarze Löcher, wie Astronomen gerne sagen, „unordentliche Esser“ sind, die Gas ansaugen und dann Strahlung ausstoßen.
"Diese Vorstellung von strahlenden Schwarzen Löchern ist der Riss in der Rüstung", sagt Doeleman. "Es heißt, dass es etwas im Schwarzen Loch gibt, das sich außerhalb des Schwarzen Lochs manifestieren kann."
Die Wiedergabe eines NASA-Künstlers eines zerfetzten Sterns, der in ein Schwarzes Loch gesaugt wird. Ein heißer, leuchtender Schutthalo, der diesem sehr ähnlich ist, wird das Ziel der Beobachtungen des Event Horizon Telescope-Teams sein. (Goddard Spaceflight Center, NASA) Die EHT-Imaging-Wissenschaftlerin Katie Bouman führt intensive Tests des Netzwerks und der zugehörigen Software durch, um sicherzustellen, dass das Teleskop genau erfasst, was es sieht, unabhängig davon, wie bizarr die Daten sind oder ob sie nicht an der Wand sind. Zu diesem Zeitpunkt hat das EHT seine Zuverlässigkeit bei der Erzeugung originalgetreuer zusammengesetzter Bilder unter Beweis gestellt (selbst in einem Simulationsszenario, in dem das Objekt in der Mitte der Milchstraße genauso aussieht wie Frosty the Snowman). Insgesamt ist das Team also ziemlich zuversichtlich in Bezug auf die Anpassungsfähigkeit.
Ein weiterer EHT-Mitarbeiter, der theoretische Physiker Andrew Strominger aus Harvard, hat eine persönlichere Beziehung zu Hawking. Strominger war einer der ersten unter seinen Kollegen, die die Brillanz von Hawkings Cambridge-Doktorarbeit erkannten, als er noch am MIT studierte. Strominger verfolgte Hawkings Arbeit in den folgenden Jahren und war fasziniert von den Bemühungen des britischen Physikers, die großen Auswirkungen der Gravitationsverzerrung in der Raumzeit mit der winzigen Maschinerie der Quantenmechanik zu verknüpfen - Arbeiten, die wunderbar zu seinen eigenen Interessengebieten passten.
Bald arbeiteten er und Hawking an Theorien über Wurmlöcher. Die beiden haben sich in den letzten drei Jahrzehnten fast jedes Jahr persönlich getroffen, Ideen ausgetauscht und an der Erforschung von Originalen mitgearbeitet. Zuletzt hatten sie das sogenannte „No Hair Theorem“ herausgegriffen, eine allgemein anerkannte mathematische Formulierung, die zu implizieren scheint, dass im realen Universum nur eine Handvoll grundlegender Schwarzlochtypen existieren können, für eine Reihe bahnbrechender Arbeiten.
Was Hawking und Strominger entdeckten und eifrig daran arbeiteten, bis zu Hawkings Tod zu formalisieren, war, dass der Satz nach Stromingers Worten „eine präzise mathematische Antwort auf die falsche physikalische Frage war. Und wenn Sie die Frage sorgfältig und richtig stellen, gibt es tatsächlich eine unendliche Vielfalt an Schwarzen Löchern. “Außerdem könne verhindert werden, dass das berüchtigte„ Informationsparadox “von Informationen für immer in einem Schwarzen Loch verloren geht Wenn die Form des Schwarzen Lochs als eindeutige Widerspiegelung der Informationen angesehen wird, die es verbraucht hat.
Strominger erinnert sich gern an ein akademisches Retreat, an dem er und Hawking „einige sehr spannende Diskussionen geführt haben, die bis spät in die Nacht andauerten und den Rest des Workshops durchgingen. Wir machten weiter, bis er starb. “Anlässlich von Hawkings Tod veröffentlichte Strominger in Scientific American eine üppige Erinnerung an das Herz, den Humor und die Demut des 76-Jährigen:„ Ich werde den Spaß fast so sehr vermissen wie der Physik. Aber es ist schwer zu sagen, wo einer begann und der andere endete. “
Doeleman, der sich und die anderen Mitglieder des EHT-Teams immer als Anhänger in den Fußstapfen von Stephen Hawking gesehen hat, bedauert, dass Hawking nicht erlebt hat, wie das EHT seine wegweisenden Beobachtungen machte. "Ich denke gerne, dass er auf einige der Ergebnisse der EHT gewartet hat", sagt Doeleman. „Es wäre eine große Freude gewesen, sie mit ihm zu teilen, und wir sind alle traurig, dass wir diese Chance nicht bekommen werden. Aber wir fahren mit seinem Gedächtnis sehr genau fort. “
Auch Strominger ist enttäuscht, dass Hawking nicht anwesend sein wird, um das Event Horizon Telescope und die anderen modernen Nachkommen seiner Ideen in die Realität umzusetzen. Er ist sich jedoch darüber einig, dass Hawking künftige Wissenschaftler - wie ihn Hawking inspiriert hat - für die kommenden Generationen inspirieren wird.
"Stephens Leidenschaften für das Leben und für die Wissenschaft waren unzertrennlich", sagt Strominger. „Sie waren wirklich zwei Seiten einer Medaille. Er erinnerte viele daran, dass die Realität mehr beinhaltet als nur sich selbst. Er konzentrierte sich darauf, die wissenschaftliche Wahrheit zu entdecken, eine unbeschreibliche, aufregende Reise, um die Realität des Universums, in dem wir leben, zu verstehen. “
