Frank Eisenhauer erhält renommierten Gruber-Kosmologiepreis

In diesem Jahr zeichnen die Gruber-Stiftung und die IAU Frank Eisenhauer vom MPI für extra­terrestrische Physik für die revolutionäre Entwicklung von Instrumenten, die unwider­legbare Hinweise auf die Existenz eines Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Galaxie gesammelt haben, mit ihrem Kosmologie­preis aus. Mit der Auszeichnung wird die „beispiel­lose und exquisite“ Präzision seiner Instrumente gewürdigt. Die Gruber-Stiftung ehrt und fördert heraus­ragende pädagogische Leistungen in den Bereichen Kosmologie, Genetik, Neuro­wissen­schaften, Justiz und Frauen­rechte und würdigt bahn­brechende Arbeiten, die neue Modelle liefern, die grund­legende Veränderungen in Wissen und Kultur inspirieren und ermöglichen. Mit dem Kosmologie­preis wird ein führender Kosmologe, Astronom, Astrophysiker oder wissen­schaft­licher Philosoph für theoretische, analytische, konzeptionelle oder beobachtende Entdeckungen geehrt, die zu grund­legenden Fortschritten in unserem Verständnis des Universums führen. Seit 2001 verleiht die Gruber-Stiftung den Kosmologie­preis gemeinsam mit der Inter­nationalen Astro­nomischen Union.

Im Jahr 2018 beobachtete das GRAVITY-Experiment den Verlauf verschiedener Phänomene in der Nähe von Sagittarius A*. Dank Eisenhauers technischer Innovationen fand das GRAVITY-Team heraus, dass die Bewegung von Sternen und Gas in der Nähe des galaktischen Zentrums mit theoretischen Vorher­sagen über­einstimmt, die mit der Existenz eines schwarzen Lochs vereinbar sind. Eisenhauers Mentor und lang­jähriger Mitarbeiter Reinhard Genzel teilte sich den Nobelpreis für Physik 2020 mit Andrea Ghez und Roger Penrose für seine Beiträge zur Erforschung von Sagittarius A*.

GRAVITY geht auf ein früheres Experiment zurück, bei dem Eisenhauer eine bahn­brechende Technologie für die abbildende Spektroskopie entwickelte. Das Instrument ist ein Teil von SINFONI, dem „Spectrograph for Integral Field Observations in the Near Infrared“ am Very Large Telescope der Euro­pä­ischen Süd­stern­warte ESO. Im Jahr 2003 begann SINFONI mit der Beobachtung von Sternen, die unter dem großen Gravitations­einfluss von Sgr A* ihre extrem schnellen, stark exzentrischen Bahnen ziehen.

Zwei Jahre später diskutierte eine Gruppe deutscher und französischer Forscher um Eisenhauer die Möglichkeit, ein besonderes, zukünftiges Ereignis mit dem Stern S2 zu beobachten. Nachdem die Wissen­schaftler die genaue Umlaufbahn von S2 nach dem ersten Vorbeiflug im Jahr 2002 gemessen hatten, konnten sie berechnen, dass der Stern S2 dem galaktischen Zentrum im Jahr 2018 wieder am nächsten kommen würde – bei einer Entfernung von nur 17 Licht­stunden. Durch die Kombination aller vier 8-Meter-Teleskope des VLT würde das Experiment die tausend­fache Verbesserung der Empfind­lichkeit gegenüber früheren Inter­fero­metern erreichen, die notwendig ist, um die relati­vis­tischen Effekte nahe Sgr A* zu messen.

„Dieses Projekt wurde von einigen als technisch unmöglich angesehen", schrieb einer der Wissen­schaftler, die Eisenhauer für den Gruber-Kosmologie­preis vorgeschlagen haben. Die Befürworter des Projekts argumen­tierten jedoch, dass, selbst wenn das Experiment seine Ziele nicht erreichen sollte, jeder techno­logische Fortschritt von allgemeinem Nutzen sein würde. Eisenhauers Entwürfe revolu­tio­nierten in der Tat mehrere Arten von Instrumenten, darunter abbildende Detektoren, Laser­mess­technik und die gleich­zeitige inter­fero­metrische Beobachtung von zwei Objekten.

Die GRAVITY-Kollaboration stellte das Instrument gerade noch rechtzeitig fertig und die ersten Ergebnisse konnten, wie ein vorschlagender Wissenschaftler schrieb, „nur als überwältigend und bahnbrechend für viele Bereiche der Astrophysik bezeichnet werden.“ Zu diesen Ergebnissen gehört unter anderem die präzise Messung der Effekte der allgemeinen Relativitätstheorie von Sgr A* auf S2. Zusammen­genommen liefern diese Daten genügend Beweise, um die Astronomen davon zu überzeugen, dass Sgr A* tatsächlich ein schwarzes Loch ist.

Wie von den Unterstützern von GRAVITY erhofft, haben Eisenhauers technologische Innovationen die Astronomie verändert, und zwar über die Untersuchung von Sgr A* hinaus. Andere Astrophysiker haben bereits damit begonnen, die SINFONI- und GRAVITY-Instrumente einzusetzen, um entfernte Galaxien, schwarze Löcher in den Zentren naher Galaxien, und Planeten um Sterne in unserer eigenen Galaxie zu untersuchen.

Eisenhauer erhält den mit 500.000 Dollar dotierten Preis sowie eine goldene Preis­träger­nadel bei einer Zeremonie am 2. August auf der 31. General­ver­sammlung der IAU. Zu früheren Ehrungen Eisenhauers gehören die Tycho-Brahe-Medaille der Europä­ischen Astro­no­mischen Gesell­schaft für seine Leitung der SINFONI- und GRAVITY-Instrumente, die Stern-Gerlach-Medaille der DPG für seine Pionier­arbeit auf dem Gebiet der hoch­auf­lösenden Infrarot­astronomie und die Jackson-Gwilt-Medaille der Royal Astro­nomical Society in Groß­britannien für die Entwicklung astro­no­mischer Instrumente.

MPE / RK

Weitere Infos

• Frank Eisenhauer, Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching bei München
• Cosmology Prize, Gruber Foundation, New Haven, USA
• GRAVITY, Very Large Telescope, European Southern Observatory, Chile