Eine typische Riesengalaxie, wie die, von der Sie ein Bild bereitgestellt haben, hat einen Radius von etwa 10 $; \ rm kpc $ (Kiloparsec - $ 1 \; \ rm pc \ ca. 3,2 \; ly $).

Ein supermassives Schwarzes Loch in einer solchen Galaxie hat eine Masse von etwa 10 ^ 6-10 ^ 9 \; \ rm M_ \ odot $ (Sonnenmasse 1 $) \; \ rm M_ \ odot \ ca. 2 \ times10 ^ {30} \; kg $). Die monströsen Milliarden Schwarzen Löcher der Sonnenmasse sind wirklich nur in besonders großen Ellipsentrainer zu finden; Die Galaxie auf Ihrem Foto beherbergt wahrscheinlich eine von etwa einer bis einigen Millionen Sonnenmassen. Der Horizontradius eines solchen Schwarzen Lochs liegt in der Größenordnung des Schwarzschild-Radius, also:

$$ r_s = \ frac {2GM} {c ^ 2 } \ ca. 10 ^ {- 10} \ rm \; kpc $$

Das supermassereiche Schwarze Loch ist also etwa 100 Milliarden Mal kleiner im Radius als die Galaxie, viel kleiner als ein Pixel in einem Bild wie dem, das Sie zeigen.

Darüber hinaus gibt es in der zentralen Region einer Galaxie viele Sterne, und viele befinden sich in der Nähe (oder ungefähr vor) dem Schwarzen Loch, ganz zu schweigen von intragalaktischen Gaswolken, die den Blick auf die Galaxie verdecken können Schwarzes Loch.

Das heißt, es wird möglich, mit sehr langer Basislinieninterferometrie "Bilder" von einigen nahe gelegenen Schwarzen Löchern aufzunehmen. Ich glaube, es gibt noch keine erfolgreichen Bilder, aber wir werden wahrscheinlich in den nächsten 3 Jahren einige mit dem Event Horizon Telescope erhalten. Eine Vorhersage dessen, was zu sehen sein wird:

Die Bildung des Bildes ist ziemlich kompliziert (das Papier, das ich später verlinke, enthält viele interessante Details, wenn Sie interessiert sind). Beachten Sie zunächst, dass dies eine "falsche Farbe" ist. Die Farbe gibt die Intensität der Strahlung von blau (niedrig) bis weiß (hoch) an. Die Photonen stammen von einem Scheibenheißgas ("Akkretionsscheibe"), von dem erwartet wird, dass es sich in der Nähe vieler Schwarzer Löcher befindet. Diejenigen auf dem Bild sind diejenigen, die sich dem Schwarzen Loch nähern, es aber nicht betreten. Aufgrund der Krümmung der Raumzeit können Photonen das Loch umkreisen und sich in diesen "Photonenbahnen" ansammeln. Die Bahnen treten einige Schwarzschild-Radien vom Loch entfernt auf. Die Umlaufbahnen sind nicht stabil, so dass einige Photonen schließlich in das Loch eintauchen, während andere entkommen - dies sind die auf dem Bild. Die starke Asymmetrie im Bild (während man erwarten würde, dass ein BH sehr symmetrisch ist) ist darauf zurückzuführen, dass die Lichtquelle (die Akkretionsscheibe) nicht sphärisch symmetrisch und nur annähernd axialsymmetrisch ist - sie kann verzogen sein , haben helle und dunkle Flecken usw. Eine Seite des Bildes ist heller, weil normalerweise eine Seite relativistisch auf uns zu strahlt, während die andere weggestrahlt wird. Dies ist so nah an einem schwarzen Loch, das "schwarz aussieht", wie wir es wahrscheinlich bekommen werden. Es gibt Photonen, die über das "Gesicht" des Lochs im Bild kreisen, aber keines schafft es aus dieser Richtung zu uns, so dass das Loch im Bild schwarz erscheint.

Ein Artikel, über den ich besonders gerne gelesen habe Weitere theoretische Aspekte dieser Schwarzlochbilder: Testen des No-Hair-Theorems mit Ereignishorizont-Teleskopbeobachtungen von Schütze A *. Es enthält mehr simulierte Bilder mit Auflösungen, die eher dem entsprechen, was wir mit dem EHT realistisch erreichen.