Het eerste beeld van een zwart gat is hier

In het centrum van Messier 87, een enorm sterrenstelsel in het nabijgelegen sterrenstelsel Maagd, bevindt zich een superzwaar zwart gat. Nagesynchroniseerd M87, dit alles consumerende gebied van ruimtetijd bevindt zich op meer dan 55 miljoen lichtjaar van de aarde en heeft naar schatting een lichtzuigende kern van 6, 5 miljard keer de massa van de zon.

Voor het eerst hebben we een 'afbeelding' van dit hemelse monster, en het heeft zelfs een naam: Powehi, wat 'versierde peilloze donkere schepping' betekent. De opvallende naam was een samenwerking tussen astronomen en taalprofessor Larry Kimura van de Universiteit van Hawaï.

'Dit is een enorme dag in de astrofysica', zei NSF-directeur France Córdova in een verklaring. "We zien het onzichtbare. Zwarte gaten hebben decennia lang tot de verbeelding gesproken. Ze hebben exotische eigenschappen en zijn mysterieus voor ons. Maar met meer van deze observaties geven ze hun geheimen prijs. Daarom bestaat NSF. We stellen wetenschappers en ingenieurs in staat om het onbekende te verlichten, om de subtiele en complexe majesteit van ons universum te onthullen. "

Zoals de astronoom van Manchester University Tim Muxlow in 2017 aan The Guardian vertelde, is de vastgelegde afbeelding niet bepaald een directe foto van een zwart gat, maar een foto van zijn schaduw.

'Het zal een afbeelding zijn van het silhouet dat tegen de achtergrondgloed van de straling van het hart van de Melkweg glijdt', zei hij. 'Die foto zal voor het eerst de contouren van een zwart gat onthullen.'

Op dit zeer diepe beeld verschijnt het gigantische elliptische sterrenstelsel Messier 87. Een foto van het superzware zwarte gat in het hart van dit sterrenstelsel is onlangs vastgelegd door een internationaal team van onderzoekers. (Foto: Chris Mihos, Case Western Reserve University / ESO / Wikimedia)

Ondanks zijn superzware afmetingen, is de M87 ver genoeg van ons verwijderd om een ​​enorme uitdaging te zijn voor elke telescoop om te vangen. Volgens Nature zou er iets nodig zijn met een resolutie die meer dan 1000 keer beter is dan dat van de Hubble-ruimtetelescoop om te kunnen starten. In plaats daarvan besloten astronomen iets groters te creëren - veel groter.

In april 2018 hebben astronomen een wereldwijd netwerk van radiotelescopen gesynchroniseerd om de directe omgeving van M87 te observeren. Samen vormden ze, net als het fictieve robotpersonage Voltron, de Event Horizon Telescope (EHT), een virtueel observatorium ter grootte van een planeet dat ongekende details over grote afstanden kan vastleggen.

"In plaats van een telescoop te bouwen die zo groot is dat hij waarschijnlijk onder zijn eigen gewicht zou instorten, hebben we acht observatoria gecombineerd zoals de stukken van een gigantische spiegel", zegt Michael Bremer, astronoom bij het International Research Institute for Radio Astronomy (IRAM) en een project manager voor de Event Horizon Telescope, werd destijds geciteerd. "Dit gaf ons een virtuele telescoop zo groot als de aarde - ongeveer 10.000 kilometer (6.200 mijl) in diameter."

Er is een dorp voor nodig (met telescopen)

De deelnemende locaties van de radiotelescopen die gesynchroniseerd zijn om de Planet Horizon Telescope ter grootte van een planeet te vormen. (Foto: European Southern Observatory)

Gedurende meerdere dagen, aan elkaar vergrendeld met behulp van de uitzonderlijke precisie van atoomklokken, legden de radiotelescopen een enorme hoeveelheid gegevens vast op M87.

Volgens European Southern Observatory heeft de Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), een deelnemende partner in de Event Horizon Telescope, alleen al meer dan een petabyte (1 miljoen gigabyte) aan informatie over het zwarte gat geregistreerd. De fysieke harde schijven waren te groot om via internet te verzenden en werden via het vliegtuig verzonden en ingevoerd in computerclusters (een correlator genoemd) op het MIT Haystack Observatory in Cambridge, Massachusetts, en het Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Duitsland.

En toen wachtten de onderzoekers. Het eerste obstakel op weg naar het verwerken van een afbeelding was de achtste deelnemende radiotelescoop die op Antarctica was gestationeerd. Omdat er van februari tot oktober geen vluchten mogelijk zijn, is de definitieve dataset die door de Zuidpooltelescoop is vastgelegd letterlijk in de koude opslag geplaatst. Op 13 december 2017 arriveerde het eindelijk bij het Haystack Observatory.

"Nadat de schijven zijn opgewarmd, worden ze in afspeelschijven geladen en verwerkt met gegevens van de andere 7 EHT-stations om de virtuele telescoop op aarde te voltooien die gerechten van de zuidpool verbindt met Hawaï, Mexico, Chili, Arizona, en Spanje, "kondigde het team in december 2017 aan." Het duurt ongeveer 3 weken om de vergelijking van de opnames te voltooien, en daarna kan de definitieve analyse van de EHT-gegevens van 2017 beginnen! "

Die laatste analyse strekte zich uit over heel 2018, waarbij het 200-koppige onderzoeksteam de verzamelde gegevens zorgvuldig bestudeerde en rekening hield met eventuele foutbronnen (turbulentie in de atmosfeer van de aarde, willekeurige ruis, valse signalen, enz.) Die het horizonbeeld van de gebeurtenis zouden kunnen aantasten . Ze moesten ook nieuwe algoritmen ontwikkelen en testen om de gegevens om te zetten in 'kaarten van radio-emissies aan de hemel'.

Zoals Shep Doeleman, directeur van de EHT, in een update van mei 2018 zei, is het proces zo arbeidsintensief geweest dat astronomen het 'de ultieme vertraagde bevrediging' hebben genoemd.

Volgens de NSF waren de verzamelde gegevens meer dan 5 petabyte groot en bestonden uit meer dan een halve ton harde schijven.

De algemene relativiteitstheorie van Einstein doorstaat opnieuw een grote test

Een close-upfoto van het zwarte gat in het hart van Messier 87. (Foto: National Science Foundation)

Volgens de onderzoekers is de vorm van de schaduw van het zwarte gat nog een ander aspect van Einstein's Theory of General Relativity.

"Als we worden ondergedompeld in een helder gebied, zoals een schijf met gloeiend gas, verwachten we dat een zwart gat een donker gebied creëert dat lijkt op een schaduw - iets dat wordt voorspeld door de algemene relativiteit van Einstein die we nog nooit eerder hebben gezien", legt voorzitter van de EHT uit. Wetenschapsraad Heino Falcke van de Radboud Universiteit, Nederland. "Deze schaduw, veroorzaakt door de zwaartekrachtbuiging en het vangen van licht door de horizon van de gebeurtenis, onthult veel over de aard van deze fascinerende objecten en stelde ons in staat om de enorme massa van het zwarte gat van M87 te meten."

Nu het beeld is onthuld, zal het bestaan ​​ervan waarschijnlijk alleen de vragen en ontzag rond deze mysterieuze astronomische verschijnselen verdiepen. Alleen al de techniek die dit historische moment heeft veroorzaakt, is reden genoeg om te vieren.

"We hebben iets bereikt dat vermoedelijk een generatie geleden onmogelijk was", EHT-projectdirecteur Sheperd S. Doeleman van het Centrum voor Astrofysica | Harvard & Smithsonian zei. "Doorbraken in technologie, verbindingen tussen 's werelds beste radio-observatoria en innovatieve algoritmen kwamen allemaal samen om een ​​geheel nieuw venster op zwarte gaten en de horizon van het evenement te openen."

Noot van de redactie: dit artikel is bijgewerkt met nieuwe informatie sinds het voor het eerst werd gepubliceerd in januari 2018.

Verwante Artikelen