Het internationale Event Horizon Telescope (EHT) -consortium, dat tot doel heeft de eerste beelden van de randen van zwarte gaten vast te leggen, heeft vandaag (10 april) de eerste resultaten vrijgegeven. Het geheim van het succes van het project is hoe het radioschotels over de hele wereld met elkaar verbindt om een virtuele telescoop ter grootte van de aarde te creëren.
Zwarte gaten hebben zwaartekrachttrekkingen die zo krachtig zijn dat ze voorbij drempels gaan die bekend staan als hun event horizon, niets kan ontsnappen, zelfs geen licht. Hoewel dit betekent dat zwarte gaten er gewoon zwart uitzien, streven onderzoekers er nog steeds naar om de best mogelijke foto's te maken van de omgeving van de objecten, die met licht kunnen gloeien. Deze afbeeldingen kunnen geheimen onthullen over de mysterieuze structuur van zwarte gaten en hoe ze hun omgeving beïnvloeden.
De EHT streeft naar beeld superzware zwarte gaten miljoenen tot miljarden keren de massa van de zon. Zo is het zwarte gat Boogschutter A *, in het centrum van de Melkweg, ongeveer 4,3 miljoen keer de massa van onze zon, terwijl het zwarte gat in het hart van het M87-sterrenstelsel, waarvan het nu een afbeelding heeft vrijgegeven, is ongeveer 6 miljard zonsmassa's.
EHT jaagt op een schaduw of silhouet tegen een heldere achtergrond - de contouren van de evenementhorizon. Hoewel de schaduw van Boogschutter A * ongeveer 30 keer de diameter van de zon is, ligt dit zwarte gat ongeveer 26.000 lichtjaar van de aarde vandaan, en dus is vanuit ons perspectief de schaduw ongeveer even groot als een sinaasappel op de maan. Het zwarte gat in het hart van M87 is ongeveer 2000 keer verder van de aarde verwijderd dan Boogschutter A * en is dus nog moeilijker te zien (hoewel het veel groter is).
Bovendien zijn de schaduwen van zwarte gaten erg zwak als het gaat om het uitzenden van de radiosignalen die van belang zijn voor de EHT. Het zou ongeveer 250 miljoen jaar duren om genoeg energie van Boogschutter A * op te vangen om een lamp van 1 watt gedurende 1 seconde aan te steken.
Om deze zwarte gaten in beeld te brengen, heeft de EHT radiotelescopen over de hele wereld, van de Verenigde Staten tot Mexico tot Chili tot de Zuidpool, en observeert tegelijkertijd dezelfde doelen. Door gegevens gezamenlijk te verzamelen en aan elkaar te hechten, kan dit netwerk fungeren als een enkele grote telescoop, een die hopelijk genoeg vergrotingsvermogen heeft om zelfs verre, zwakke objecten te spotten.
In 2017 omvatte het project acht radio-observatoria en naar verwachting zullen er in 2020 nog drie bijkomen. "Door zoveel mogelijk observatoria te hebben, kun je het beeld verbeteren", vertelde Avi Loeb, de leerstoel voor astronomie aan de Harvard University, aan Space. com. (Loeb is geen lid van het EHT-team.)
Om ervoor te zorgen dat de radiotelescopen synchroon werken, stempelt elke tijd zijn gegevens met behulp van atoomklokken die maser (microgolflaser) stralen afvuren op waterstofgas. De atomen in dit gas wiebelen met een precieze frequentie, net zoals slingerende slingers dat doen in grootvaderklokken. De atoomklokken die van deze waterstofmasers afhankelijk zijn, zijn buitengewoon stabiel en verliezen slechts ongeveer 1 seconde per 100 miljoen jaar.
Wetenschappers hebben lange tijd netwerken van meerdere telescopen gehad die zich als enkelvoudig gedroegen grote telescopen, een techniek die bekend staat als zeer lange interferometrie bij aanvang. Een belangrijke uitdaging bij het bedenken van de EHT was echter het werken met de relatief hoogfrequente radiogolven die nodig zijn om deze zwarte gaten in beeld te brengen.
"De snelheid waarmee gegevens worden vastgelegd met de Event Horizon-telescoop is minstens een orde van grootte sneller dan oude zeer lange baseline-interferometrie, maar met moderne computers werd dit haalbaar", zei Loeb.
De grootste uitdagingen waarmee de Event Horizon-telescoop te maken had, waren misschien niet technisch, maar sociaal.
"Ik zou zeggen dat de grootste prestatie van dit project de mogelijkheid is om verschillende observatoria in verschillende landen over de hele wereld te coördineren," zei Loeb. "Astronomen zijn behoorlijk competitief en honderden ervan overtuigen om samen te werken en erachter te komen wie de leider is, waarom die persoon de leider zou moeten zijn en hoe ze allemaal krediet zouden moeten krijgen, is een hele uitdaging."
- Black Hole Quiz: Hoe goed ken je de raarste creaties van de natuur?
- Astronomen storten zich voor de eerste keer in een zwart gat met Event Horizon Telescope
- Dit enorme zwarte gat draait met de helft van de lichtsnelheid!
