Een internationaal team van radioastronomen heeft vandaag (10 april) het eerste close-upbeeld van een zwart gat aangekondigd.
Het is een superzwaar zwart gat in het centrum van sterrenstelsel Maagd A (ook wel Messier 87 of M87 genoemd), en het is zo groot - zo breed als ons hele zonnestelsel - dat het zelfs 53 miljoen lichtjaar van ons verwijderd lijkt, zo groot in de lucht als Boogschutter A *, het kleinere maar nog steeds vrij superzware zwarte gat in het centrum van ons eigen sterrenstelsel. Deze aankondiging is het eerste resultaat van een inspanning die in april 2017 is begonnen, waarbij alle grote radiotelescopen op aarde betrokken waren - gezamenlijk de Event Horizon Telescope genoemd.
Dus als deze objecten zo groot zijn en de telescopen er al waren, waarom hebben wetenschappers er dan pas onlangs achter gekomen hoe ze kunnen worden afgebeeld? En toen ze er eenmaal achter waren, waarom duurde het dan twee jaar om een beeld te produceren?
Om de eerste vraag eenvoudig te beantwoorden: zwarte gaten van dit formaat zijn zeer zeldzaam. Er wordt gedacht dat elk groot sterrenstelsel er slechts één in het midden heeft. Ze zijn meestal vrij donker, gehuld in wolken van dichte materie en sterren. En zelfs de dichtstbijzijnde, in ons eigen sterrenstelsel, is 26.000 lichtjaar van de aarde verwijderd.
Maar het nieuwe beeld onthult niet het eerste licht dat mensen hebben gedetecteerd vanuit een zwart gat. (En het beeld is niet gemaakt van licht zoals we het ons gewoonlijk voorstellen; de elektromagnetische golven die de telescoop zag, zijn erg lange radiogolven. Als je dichter bij het zwarte gat was, zou je echter ook een schaduw van zichtbaar licht zien.)
Al in 1931 merkte de natuurkundige Karl Jansky volgens het Armagh Observatory en Planetarium op dat er een helder punt van radiogolflengte-activiteit was in het hart van de Melkweg. Natuurkundigen vermoeden nu sterk dat dit punt een superzwaar zwart gat is. Sinds die ontdekking hebben natuurkundigen al lang andere zwarte gaten gedetecteerd door hun radiosignatuur.
Wat hier nieuw is, is dat de Event Horizons-telescoop de schaduw in beeld bracht die het zwarte gat creëert tegen de omringende, gloeiende materie van de accretieschijf van het object (de hete materie valt snel in de richting van de horizon van het zwarte gat). Dat is opwindend voor natuurkundigen omdat het enkele belangrijke ideeën bevestigt over hoe die schaduw eruit zou moeten zien, wat op zijn beurt bevestigt wat wetenschappers al dachten over zwarte gaten.
Om de schaduw in beeld te brengen, moesten astrofysici die radiogolven in ongekend detail detecteren. Geen enkele radiotelescoop zou het kunnen. Maar natuurkundigen kwamen erachter hoe ze allemaal, over de hele aarde, met elkaar konden samenwerken om als één gigantische telescoop te fungeren, zoals Sheperd Doeleman, een astrofysicus van de Harvard University en directeur van de Event Horizon Telescope, zei op een persconferentie van de National Science Foundation.
Elke radiotelescoop legde een enorme hoeveelheid binnenkomende radiofotonen vast, maar met lang niet genoeg detail om de schaduw van het zwarte gat te zien, omringd door de accretieschijf. Maar het perspectief van elke telescoop op de afbeelding was een beetje anders. Dus combineerden de wetenschappers de enigszins verschillende datasets nauwgezet en vergeleken ze met behulp van atoomklokken wanneer de radiofotonen bij de verschillende instrumenten arriveerden. Op deze manier konden de natuurkundigen het signaal van het zwarte gat door veel lawaai verwijderen.
De telescopen verzamelden de feitelijke gegevens die in april 2017 in slechts drie dagen werden gebruikt om het beeld te produceren. Dit kwam neer op meer dan 5 petabytes in totaal, ongeveer evenveel informatie als de hele Library of Congress. Het was opgeslagen op een enorme verzameling harde schijven die samen in de tonnen waren gemeten, zei Dan Marrone, een astrofysicus en een van de medewerkers van het project, tijdens de persconferentie.
Dat zijn zoveel gegevens dat het vrijwel onmogelijk was om het via internet te verzenden, zei hij. In plaats daarvan verzamelden de natuurkundigen de informatie allemaal op één plek door de harde schijven fysiek te verzenden.
Onderzoekers hebben het volgende jaar computers gebruikt om die gegevens te verfijnen en te interpreteren totdat dit beeld naar voren kwam, zei Marrone. Het jaar daarna controleerden ze hun resultaten en schreven ze papers. Water in de atmosfeer, verdwaalde radiofotonen van andere bronnen en zelfs minuscule fouten in de telescoopgegevens spanden allemaal samen om de gegevens te verwarren. Het meeste werk van het project bestond daarom uit zorgvuldige wiskunde om rekening te houden met al die fouten en de ruis in de gegevens, waarbij het werk langzaam het beeld blootlegde dat achter die problemen schuilging.
Dus in een bepaald opzicht gaat het maken van een foto van een zwart gat vrij snel. Het ontwikkelt het dat erg lang duurt.
