Superzwaar zwart gat: eerste afbeelding van Sagittarius A* onthuld in het centrum van de Melkweg

Het zwarte gat bevindt zich op ongeveer 27.000 lichtjaar van de aarde. Ons zonnestelsel bevindt zich in een van de spiraalarmen van de Melkweg, daarom zijn we zo ver van het galactische centrum verwijderd. Als we dit aan de nachtelijke hemel zouden kunnen zien, zou het zwarte gat even groot lijken als een donut die op de maan zit.

“We waren verbaasd over hoe goed de ringmaat overeenkwam met de verwachtingen van Einsteins algemene relativiteitstheorie”, zei EHT-projectwetenschapper Jeffrey Bauer van het Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica, Taipei, in een verklaring.

“Deze ongekende waarnemingen hebben ons begrip van wat er in (het centrum van) onze melkweg gebeurt enorm verbeterd en bieden nieuwe inzichten in hoe deze gigantische zwarte gaten omgaan met hun omgeving.”

Op zoek naar een zwart gat

Het kostte astronomen vijf jaar om dit beeld en deze ontdekking vast te leggen en te bevestigen. Eerder observeerden wetenschappers sterren die rond een aantal onzichtbare massieve objecten in het centrum van de melkweg cirkelen.

Ramesh Narayan, theoretisch astrofysicus bij het Center for Astrophysics: “Nu zien we dat het zwarte gat nabijgelegen gas en licht inslikt en ze in een bodemloze krater trekt” | Harvard en Smithsonian, in een verklaring. “Dit beeld bevestigt tientallen jaren van theoretisch werk om te begrijpen hoe zwarte gaten wegvreten.”

Deze ontdekking werd mogelijk gemaakt door meer dan 300 onderzoekers van 80 instellingen die werkten met het netwerk van acht verschillende radiotelescopen over de hele wereld die samen de Event Horizon Telescope vormen.

De telescoop is genoemd naar de ‘gebeurtenishorizon’, het punt waarop licht niet uit het zwarte gat kan ontsnappen. Dit wereldwijde telescoopnetwerk vormt in wezen een enkele virtuele telescoop op “aardeformaat” wanneer alle acht met elkaar zijn verbonden en de waarnemingen naast elkaar staan.

Hoewel de twee afbeeldingen op elkaar lijken, is boog A* meer dan 1000 keer kleiner dan M87*.

“We hebben twee totaal verschillende soorten sterrenstelsels en twee heel verschillende massa’s zwarte gaten, maar aan de rand van deze zwarte gaten lijken ze verbazingwekkend veel op elkaar”, zegt Sera Markov, covoorzitter van de EHT Science Council en hoogleraar theoretische astrofysica aan het instituut. Universiteit van Amsterdam in een verklaring.

“Dit vertelt ons dat (Einsteins theorie van) de algemene relativiteitstheorie deze dingen nauw regelt, en alle verschillen die we verder weg zien, moeten te wijten zijn aan verschillen in de materialen die zwarte gaten omringen.”

Onmogelijk om een ​​foto te maken

Hoewel het zwarte gat van de Melkweg dichter bij de aarde staat, was het moeilijk te fotograferen.

“Gas in de buurt van zwarte gaten beweegt met dezelfde snelheid – ongeveer dezelfde lichtsnelheid – rond zowel Sgr A* als M87*,” EHT-wetenschapper Chi-kwan Chan van het Steward Observatory en Department of Astronomy and Data Science Institute van de universiteit van Arizona zei in een verklaring.

“Maar wanneer het gas dagen tot weken nodig heeft om in een baan om de grotere M87* te draaien, voltooit het in de veel kleinere Sgr A* een baan in slechts een paar minuten. Dit betekent dat de helderheid en het patroon van het gas rond Sgr A* snel veranderden terwijl de EHT-samenwerking het observeerde – een beetje zoals Proberen een duidelijke foto te maken van een puppy die snel achter zijn staart aan zit.’

Het wereldwijde netwerk van astronomen moest nieuwe instrumenten ontwikkelen om de snelle verplaatsing van gas rond Sagittarius A* mogelijk te maken. De resulterende afbeelding is het gemiddelde van de verschillende afbeeldingen die het team heeft gemaakt. Het vastleggen van het beeld van Sagittarius A* was als het nemen van een foto van een korrel zout in New York City met een camera in Los Angeles, aldus onderzoekers van Caltech.

“Dit beeld van de Event Horizon Telescope vereist meer dan alleen een beeld van telescopen op hoge bergtoppen. Het is het product van zowel technisch uitdagende telescoopwaarnemingen als innovatieve computationele algoritmen”, zegt Katherine Bowman, een Rosenberg-onderzoeker en assistent-professor informatica en wiskunde, elektrotechniek en astronomie aan het California Institute of Technology, tijdens een persconferentie.

Elke telescoop is naar zijn maximale limiet geduwd, de diffractielimiet genoemd, of het maximale aantal minuten dat hij kan zien.

“En dat is eigenlijk het niveau dat we hier zien”, zei Johnson op de persconferentie. “Het is onduidelijk, want om het beeld duidelijker te maken, moeten we onze telescopen weghalen of naar hogere frequenties gaan.”

In zicht

Door beelden van twee totaal verschillende zwarte gaten te maken, kunnen astronomen hun overeenkomsten en verschillen bepalen en beter begrijpen hoe gas zich rond superzware zwarte gaten gedraagt, wat kan bijdragen aan de vorming en evolutie van sterrenstelsels. Er wordt aangenomen dat zwarte gaten zich in het centrum van de meeste sterrenstelsels bevinden en als hun motoren fungeren.

Ondertussen werkt het EHT-team aan de uitbreiding van het netwerk van de telescoop en het maken van upgrades die in de toekomst kunnen leiden tot meer verbluffende beelden en zelfs films van zwarte gaten.

Door een bewegend zwart gat vast te leggen, kun je zien hoe het in de loop van de tijd verandert en wat het gas doet terwijl het om het zwarte gat draait. Bowman en EHT-lid Antonio Fuentes, die in oktober als postdoctoraal onderzoeker bij Caltech komt werken, ontwikkelen methoden waarmee ze beelden van zwarte gaten aan elkaar kunnen koppelen om deze beweging weer te geven.

Dit “eerste directe beeld van de zachte reus in het centrum van onze melkweg” is nog maar het begin, zei Ferial Ozil, een lid van de EHT Science Council en hoogleraar astronomie en natuurkunde en associate decaan voor onderzoek aan de Universiteit van Arizona. Persconferentie.

“Dit beeld is een bewijs van wat we kunnen bereiken als we onze geesten als wereldwijde onderzoeksgemeenschap samenbrengen om het schijnbaar onmogelijke en mogelijke te maken”, zei Sithuraman Panchanathan, directeur van de National Science Foundation, in een verklaring. “Taal, continenten en zelfs de melkweg kunnen niet in de weg staan ​​van wat de mensheid kan bereiken als we samenkomen voor het algemeen welzijn van iedereen.”