Das berühmteste Bild der Astronomie des vergangenen Jahrzehnts hat eine harte Gegenprobe bestanden. Ein vierköpfiges Team der australischen Forschungsorganisation CSIRO hat die Messdaten des Event Horizon Telescope (EHT) zum Schwarzen Loch M87* mit einem eigenen Verfahren neu ausgewertet – ohne die Kalibrierung, die Algorithmen und die Vorannahmen der ursprünglichen Auswertung. Heraus kam wieder ein Ring. Die Arbeit ist am 11. November 2026 in der Fachzeitschrift Nature erschienen und frei zugänglich.

Warum das Bild von 2019 umstritten war

Am 10. April 2019 stellte die EHT-Kollaboration das erste Bild vom Schatten eines Schwarzen Lochs vor: einen leuchtenden Ring um einen dunklen Fleck im Zentrum der Galaxie Messier 87, rund 55 Millionen Lichtjahre entfernt. Aufgenommen wurde er im April 2017 von Radioteleskopen auf mehreren Kontinenten, die zu einem virtuellen Teleskop von der Größe der Erde zusammengeschaltet waren. Die nötige Auflösung vergleichen die Autoren der neuen Studie mit dem Blick auf ein menschliches Haar aus mehr als 1000 Kilometern Entfernung.

Ein solches Teleskop hat allerdings riesige Lücken. Es misst nur dort, wo tatsächlich Antennen stehen; der Rest der erdgroßen Fläche bleibt leer. Aus diesen spärlichen Daten ein Bild zu berechnen, ist mathematisch ein unterbestimmtes Problem – viele verschiedene Bilder passen zu denselben Messwerten. Hinzu kommen Störungen durch die Atmosphäre über jeder Station, die herausgerechnet werden müssen. Die EHT-Kollaboration setzte deshalb schon 2019 mehrere Kalibrier- und Bildgebungsverfahren parallel ein und ließ Teams unabhängig voneinander arbeiten. Alle fanden einen Ring.

Kritik gab es trotzdem. In den Feinheiten – Helligkeitsverteilung, Lage der hellsten Stelle – unterschieden sich die Ergebnisse der Verfahren. Und eine Gruppe um Makoto Miyoshi kam 2022 im Astrophysical Journal zu einem grundsätzlich anderen Schluss: Der Ring sei ein Artefakt, erzeugt durch das eng gewählte Bildfeld und die lückenhafte Abdeckung des Teleskopverbunds. Die Kollaboration hielt an ihrem Ergebnis fest, der Einwand blieb aber in der Welt. Die Autoren der neuen Arbeit benennen zudem eine Schwachstelle der damaligen Software: Die öffentlich verfügbare Auswertekette startet mit einem unscharfen Fleck von 40 Mikrobogensekunden Durchmesser als Ausgangsbild – also ungefähr der Größe, die am Ende herauskommt. Wählt man den Startfleck deutlich größer, entstehen laut der Studie Geisterbilder.

Weltkarte mit den Standorten der Radioteleskope des Event Horizon Telescope und des Global mm-VLBI Array

Bild: Ein Teleskop so groß wie die Erde – aber mit großen Lücken. Die Infografik von 2017 zeigt die Stationen des Event Horizon Telescope und des ergänzenden Global mm-VLBI Array. Grafik: ESO/O. Furtak, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons

Dreiecke statt Paare: die neue Methode

Samuel Lai, Nithyanandan Thyagarajan, Ivy Wong und Foivos Diakogiannis setzen an zwei Stellen an. Erstens verwenden sie andere Messgrößen. Üblicherweise werden in der Radiointerferometrie die Signale von je zwei Stationen miteinander verrechnet; Fehler jeder einzelnen Station – etwa durch die Luftunruhe über ihr – stecken dann in den Daten und müssen per Kalibrierung entfernt werden. Das Team bildet stattdessen sogenannte Closure-Invarianten: Kombinationen der Messungen über geschlossene Dreiecke aus drei Stationen, bei denen sich die Fehler der einzelnen Stationen gegenseitig aufheben. Übrig bleibt Information über die Gestalt der Quelle, die von der Kalibrierung unabhängig ist. Verloren gehen dabei nur die absolute Position und die absolute Helligkeit.

Zweitens überlässt das Team die Bildberechnung einem selbst entwickelten Verfahren namens GenDIReCT (Generative Deep learning Image Reconstruction with Closure Terms). Dahinter steckt ein Diffusionsmodell, also die Art von KI, die auch Bildgeneratoren antreibt – hier aber so gebaut, dass es ausschließlich Bilder erzeugt, die zu den gemessenen Closure-Invarianten passen. Trainiert wurde es laut der Veröffentlichung mit Bildern, die nichts mit Astronomie zu tun haben; in einem Begleittext nennen die Autoren Katzen, Hunde und Autos. „Unser Modell hatte keine Ahnung, wie ein Schwarzes Loch aussieht, als wir es auf die M87-Daten angewendet haben“, wird Lai in der Mitteilung der CSIRO zitiert (Übersetzung der Redaktion).

Bevor es an M87* ging, testete das Team das Verfahren an simulierten Daten mit ganz unterschiedlichen Formen und an echten EHT-Messungen anderer Objekte, darunter die Galaxie Centaurus A. Danach fror es Training und Testablauf nach eigener Darstellung ein, damit keine menschliche Erwartung mehr in das Ergebnis einfließen konnte. Erst am 4. Dezember 2025 durfte das Modell die M87-Daten „ansehen“.

Das Ergebnis: derselbe Ring in drei Beobachtungsjahren

Ausgewertet wurden die öffentlich verfügbaren EHT-Daten bei 1,3 Millimetern Wellenlänge von insgesamt acht Beobachtungstagen: vier im April 2017, zwei im April 2018 und zwei im April 2021. Um dem Einwand des zu engen Bildfelds zu begegnen, rechnete das Team jeden Datensatz mit drei verschiedenen Bildfeldgrößen, das größte mit 450 Mikrobogensekunden Kantenlänge.

Alle Datensätze liefern eine kompakte, ringförmige Struktur von rund 40 Mikrobogensekunden. Als mittleren Ringdurchmesser geben die Autoren 42,2 ± 1,5 Mikrobogensekunden an; eine zweite, davon getrennte Auswertung mit einem geometrischen Modell kommt auf 42,3 ± 1,1. Daraus folgt bei einer Entfernung von 16,8 Megaparsec eine Masse von 6,5 ± 0,5 Milliarden Sonnenmassen – der Wert, den auch die EHT-Kollaboration 2019 genannt hatte und der zu Messungen an den Sternbewegungen im Zentrum von M87 passt. Die hellste Stelle des Rings liegt im Süden bis Südwesten, und das Bild passt am besten zu einem Blickwinkel von etwa 20 Grad zur Achse des Materiestrahls, den M87 ausstößt.

Zu Miyoshis Einwand schreibt das Team: Bei einzelnen Tagen mit schlechter Datenlage, etwa dem 5. April 2017, kann der Ring tatsächlich undeutlicher werden. Mit den besten Datensätzen jedes Jahres verschwindet die Abhängigkeit vom Bildfeld jedoch. Die damals beobachtete Empfindlichkeit sei daher möglicherweise selbst ein Artefakt zu dünner Daten.

Was die Gegenprobe nicht bestätigt

Deckungsgleich mit den EHT-Bildern sind Durchmesser und Ausrichtung des Rings. Bei der Breite des Rings und der Helligkeit in seiner Mitte weichen die Verfahren dagegen voneinander ab – und zwar so stark von der Methode abhängig, dass diese Größen nach Einschätzung der Autoren vermutlich keine echten Eigenschaften der Quelle wiedergeben. Auch wie schnell das Schwarze Loch rotiert, lässt sich aus den Bildern nicht ableiten. Dafür müsste man den hauchdünnen Photonenring auflösen, was nach Ansicht des Teams erst mit Radioteleskopen im Weltraum gelingen kann.

Bestätigt wird dafür ein Befund, den die EHT-Kollaboration selbst berichtet hatte: Die hellste Stelle des Rings ist zwischen 2017 und den späteren Beobachtungen gegen den Uhrzeigersinn gewandert. Die Autoren führen das auf die turbulente Strömung des Gases zurück, das in das Schwarze Loch stürzt.

Zur Einordnung gehört auch: Unabhängig ist hier die Auswertung, nicht die Messung. Das Team hat keine eigenen Beobachtungen gemacht, sondern die von der Kollaboration veröffentlichten Daten verwendet. Und die Formulierung, es handle sich um die „erste wirklich unabhängige“ Bestätigung, stammt von den Autoren selbst – auch frühere Nachrechnungen anderer Gruppen hatten einen Ring gefunden. Neu ist nach Angaben des Teams, dass Closure-Invarianten für ein Bild von M87* verwendet werden und das Verfahren ohne jede Vorgabe zur Form der Quelle auskommt. Der Direktor der EHT-Kollaboration, Laurent Loinard, begrüßte die Arbeit laut CSIRO: Das Verfahren sei elegant und völlig unabhängig und finde die Ringstruktur über mehrere Jahre hinweg wieder. Einsatzmöglichkeiten sehen die Forscher auch außerhalb der Astronomie, etwa in der medizinischen Bildgebung – überall dort, wo aus den Daten vieler Sensoren ein Bild einer unbekannten Struktur entstehen soll.

Quellen

Bildnachweis