Wereldwijd netwerk van telescopen neemt de allerbeste beelden van zwarte gaten

KISSIMMEE, Fla. - Maak je op voor je close-up, zwarte gaten: de Event Horizon Telescope (EHT), die enkele van de beste afbeeldingen van zwarte gaten ooit door mensen gevangen genomen zal hebben, is zijn wereldwijde netwerk van telescopen aan het opvoeren.

Tegen 2018 zal de EHT een observatorium zijn dat gebruik maakt van de kracht van negen telescopen over de hele wereld, inclusief die in Chili, Arizona, Hawaii, Antarctica en Groenland. Deze instrumenten zullen samenwerken om beelden met een hogere resolutie te krijgen dan elk van deze scopes alleen kan bereiken. Het doelwit van hun waarnemingen zijn zwarte gaten - wetenschappers hopen het materiaal rond deze donkere monsters te zien bewegen, evenals de schaduw van het zwarte gat zelf.

"Een ding dat het publiek bijna net zo zou kunnen opwinden als een fly-over van Pluto zou een beeld zijn van een zwart gat, van dichtbij en persoonlijk," zei Feryal 应 zel, een professor in de astronomie en astrofysica aan de Universiteit van Arizona, tijdens een gesprek hier op de 227e bijeenkomst van de American Astronomical Society, waar een paar duizend astronomen en astrofysici bijeengekomen zijn om het laatste nieuws in het veld te bespreken. (应 Zel's opmerking werd gemaakt met betrekking tot de massale publieke belangstelling voor de beelden die werden vastgelegd door de New Horizons-sonde van NASA, die afgelopen juli door de dwergplaneet vloog.) [De vreemdste zwarte gaten in het universum]

Andere telescopen hebben in het verleden zwarte gaten bestudeerd, maar het doel van de EHT is om beelden te nemen die de resolutie van eerdere snapshots van een zwart gat overtreffen. Met die informatie zouden wetenschappers in staat zijn om het gebied rond een zwart gat te zien - een plek waar de aantrekkingskracht van de zwaartekracht zo extreem is dat er heel vreemde dingen gebeuren.

Het zwarte gat in het midden van de melkweg dat bekend staat als Messier 87, heeft bijvoorbeeld een enorme, smalle straal van materiaal, ruwweg 5.000 lichtjaar lang, die er vanaf spuugt. Daarentegen heeft het zwarte gat in het midden van de Melkweg - Boogschutter A * - heel weinig materie eromheen en geen stralen. In sterrenstelsels die bekend staan ​​als actieve galactische kernen (AGN's), versnellen zwarte gaten enorme wolken van materiaal om hen heen en stralen meer licht uit dan het hele Melkwegstelsel. Wat leidt tot zo'n drastisch verschil tussen deze objecten? Met EHT, 应 zei zel, kunnen wetenschappers eindelijk die vraag beantwoorden.

"Is het de magnetische veldstructuur die anders is? Is het de spin die anders is of is er iets anders aan de accretiestroom die anders is?"应 zei zel. "Dit zal een gloednieuw venster openen voor het bestuderen van de accretie-fysica."

En dan is er Einstein. Zijn theorie van algemene relativiteitstheorie is getest met behulp van waarnemingen in het zonnestelsel van de aarde - bijvoorbeeld de manier waarop het licht rond de zon buigt - en verder. Maar er zijn maar weinig kosmische omgevingen zo extreem als die rond een zwart gat, waar de zwaartekracht miljoenen malen sterker kan zijn dan rond een ster. Dientengevolge zal de EHT de effecten van zwaartekracht (die worden beschreven door de relativiteitstheorie) onthullen "op schalen die nog nooit eerder zijn onderzocht", zei 应 zel, die een wetenschapper is in het EHT-projectteam en een aantal leidt van het theoretische werk dat zal worden gecombineerd met de observaties.

"Ga naar de rand van een zwart gat en de algemene relativiteitstests die u kunt uitvoeren, zijn kwalitatief en kwantitatief verschillend," zei el zel.

Het is begrijpelijk dat 应 zel en andere zwart-gatwetenschappers graag gegevens van EHT willen ontvangen. Een van de belangrijkste vereisten voor het weergeven van zwarte gaten in een dergelijke hoge resolutie is het hebben van een zeer grote telescoop. In feite zei 应 zel dat voor het bereiken van de resolutie van EHT effectief een telescoop ter grootte van de aarde nodig is.

'Niemand zou natuurlijk een telescoop van aardformaat financieren,' zei zel. Maar het "next-best thing" is om waarnemingen van meerdere telescopen op het aardoppervlak te combineren die over zeer grote afstanden van elkaar gescheiden zijn, "zei zel. Met deze techniek kunnen wetenschappers een object observeren met een aanzienlijk hogere resolutie dan de telescopen alleen zouden kunnen bereiken - waardoor wetenschappers een "Earth-size" telescoop krijgen.

De eerste gegevens van het EHT-project werden halverwege de jaren 2000 verzameld door drie telescopen - één in Hawaii, Arizona en Californië. De groep werkte samen om naar het zwarte gat in het centrum van het Melkwegstelsel te kijken, genaamd Boogschutter A *. In 2014 voegde de samenwerking de Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) in Chili toe aan de reeks en verdubbelde de resolutie, volgens de EHT-website.

Zwarte gaten zijn zo bizar dat ze onwerkelijk klinken. Toch hebben astronomen goed bewijs gevonden dat ze bestaan. Test je kennis van deze gekke wonderen.

Zes telescopen in de EHT-array zijn al bezig met het verzamelen van gegevens. Naar verwachting zullen er in 2018 in totaal negen bijdragen zijn aan het project, volgens Shep Doeleman, hoofdonderzoeker van EHT.

Begin 2015 voegde de samenwerking de Zuidpool-telescoop toe aan zijn reeks, die de andere telescopen zodanig verbond dat de EHT effectief de hele aarde overspande. In 2017 kan de EHT met ALMA waarnemingen doen die de gevoeligheid met een factor 10 zullen verhogen, meld Doeleman aan ProfoundSpace.org in een e-mail. In 2018 zal een extra telescoop zich vanuit Groenland bij de groep aansluiten.

"Een van de innovatieve aspecten van de EHT is dat we bestaande telescopen op de hoogste hoogten gebruiken (waar ze zich boven de meeste atmosfeer bevinden) en ze voorzien van gespecialiseerde instrumentatie waarmee we ze samen kunnen koppelen," zei Doeleman. "Dus we bouwen geen nieuwe gerechten en we maken gebruik van meer dan [miljard dollar] bestaande telescopen."

Er zijn echter nog steeds obstakels, merkte hij op. "Vorig jaar moest een van de faciliteiten die deelnamen aan de EHT wegens gebrek aan financiering sluiten," zei Doeleman."We kunnen nog steeds alle geplande EHT [werk] doen omdat er nieuwe sites online komen, maar we blijven 'en guard' voor bedreigingen tegen EHT-sites."