Astronomen maken de eerste foto van een zwart gat

Eerste foto van een zwart gat
De allereerste “foto” van en zwart gat. Credit: NSF

Vandaag, 10 april 2019, hebben astronomen voor het eerst een foto van een zwart gat getoond. De afbeelding van een donkere kern die wordt omringd door een vlammende oranje halo van witheet gas en plasma lijkt sprekend op de artist impressions die we de laatste 30 jaar hebben gezien.

Maar deze keer is het echt

Wetenschappers breken zich al sinds de achttiende eeuw het hoofd over deze onzichtbare “donkere sterren” die niemand ooit door een telescoop heeft kunnen zien laat staan fotograferen.

Het supermassieve zwarte gat dat dat nu is vastgelegd door een enorm netwerk van radiotelescopen bevindt zich op een afstand van ongeveer 50 miljoen lichtjaar in het sterrenstelsel Messier 87. Dit enorme sterrenstelsel bevindt zich in het sterrenbeeld Virgo – Maagd. Messier 50 is met behulp van een amateurtelescoop te zien.

De meeste speculaties richtten zich op de andere kandidaat die door de Event Horizon Telescope werd bekeken. Dit zwarte gat bevindt zich in het centrum van ons eigen sterrenstelsel. Het wordt Sagittarius A* genoemd en het is slechts 26.000 lichtjaar van ons verwijderd.

Om het in perspectief te plaatsen: Het maken van een afbeelding van het supermassieve zwarte gat in M87 komt overeen met het fotograferen van een kiezelsteentje op de Maan.

M87 in het sterrenbeeld Virgo - Maagd
Eén van de grootste elliptische sterrenstelsels die we kennen is M87 in het sterrenbeeld Virgo – Maagd

Teamwerk

In plaats van een enkele gigantische telescoop te bouwen die onder zijn eigen gewicht zou bezwijken hebben astronomen verschillende radiosterrenwachten over de hele wereld aan elkaar gekoppeld. Op verschillende dagen in april 2017 bestudeerden deze telescopen zowel Sag A* als M87. De acht gebruikte radiotelescopen bevinden zich in Hawaii, Arizona, Spanje, Mexico, Chili en de Zuidpool.

Aan elkaar geknopt vormen deze radiotelescopen een enorme spiegel die een virtuele sterrenwacht met een grootte van 12.000 kilometer voorstelt. Die 12.000 kilometer is ruwweg de diameter van de Aarde.

Uiteindelijk bleek M87 fotogenieker te zijn. Volgens de onderzoekers was Sag A* té “actief” om er een duidelijke afbeelding van te maken. Sag A* was als een onrustig kind dat niet stil blijft zitten.

De telescoop kijkt niet direct naar het zwarte gat maar naar het materiaal dat door het zwarte gat is gevangen. Dit is een heldere schijf van witheet gas en plasma dat de accretieschijf wordt genoemd.

Licht van achter het zwarte gat kromt als een lens

De Event Horizon Telescope (EHT) is een planeetgrote bundeling van acht radiotelescopen die door middel van internationale samenwerking tot stand is gekomen. De telescoop is specifiek ontworpen om een afbeelding van een zwart gat te kunnen maken. Tijdens de vandaag gehouden persconferentie werd duidelijk dat de onderzoekers hierin succesvol zijn geweest.

De afbeelding, die sprekend lijkt op was we kennen uit de science fiction, is door middel van zes andere studies onderzocht. In totaal hebben 200 experts van 60 verschillende onderzoeksinstituten hier aan meegewerkt.

De term “zwart gat” werd voor het eerst in het midden van de jaren ’60 door de Amerikaanse natuurkundige John Archibald Wheeler gebruikt. De term verwijst naar een punt in de ruimte waar materie zo sterk is samengeperst dat het een zwaartekrachtveld creëert waaruit zelfs licht niet meer kan ontsnappen.

Hoe meer massa hoe groter het gat

Als we de Aarde vergelijken met het zwarte gat dan zou alle massa van de Aarde samengeperst in een vingerhoedje passen. Alle massa van de Zon zou in een bol van 6 kilometer doorsnede passen.

Het succes van de waarnemingen in april 2017 was sterk afhankelijk van het weer. Om alles volgens plan te laten werken moesten de weersomstandigheden op alle telescooplocaties goed zijn.

Daarna was het 6 maanden nagelbijten. Gedurende die periode waren wetenschappers van het Max Planck Instituut voor Radio Astronomie in Bonn en het MIT Haystack Observatory in Massachusetts druk bezig om alle data te verwerken.

Het heelal is gevuld met elektromagnetische ruis en het was absoluut geen garantie dat de zwakke signalen van Messier 87 uit de gigantische berg van data konden worden gehaald. De hoeveelheid verzamelde data was zo groot dat die niet via internet verspreid kon worden.

Zo duurde het zes maanden voordat de data van de South Pole Telescope, als gevolg van de winter op het zuidelijk halfrond, verwerkt konden worden. Die data arriveerden pas op 23 december 2017 en enkele uren later zagen de astronomen al dat ze een geweldig kerstcadeau hadden gekregen.

Het duurde echter nog een heel jaar voordat alle data waren omgezet tot een afbeelding. Om er zeker van te zijn dat alles klopte werkten vier verschillende teams ieder voor zich de data uit. Ieder team kwam met precies dezelfde spectaculaire geschiedenis schrijvende foto van een donkere cirkel die is omringd door een vlammende halo.

Meer informatie:

Website Event Horizon Telescope

 

Eerste publicatie: 10 april 2019