EHT maakt hoogste resolutie detecties van zwarte gaten tot nu toe vanaf de aarde
Astrofysici van de Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration hebben testwaarnemingen uitgevoerd die de hoogste resolutie ooit hebben bereikt vanaf het aardoppervlak, door licht te detecteren van de centra van verre sterrenstelsels op een frequentie van ongeveer 345 GHz. Wanneer deze nieuwe resultaten worden gecombineerd met bestaande beelden van superzware zwarte gaten in de centra van Messier 87 en ons Melkwegstelsel op de lagere frequentie van 230 GHz, zullen deze nieuwe resultaten niet alleen foto’s van zwarte gaten 50% scherper maken maar ook meerkleurige beelden produceren van het gebied direct buiten de grens van deze kosmische beesten.
De EHT Collaboration publiceerde in 2019 beelden van M87*, het superzware zwarte gat in het centrum van Messier 87 en in 2022 van Sagittarius A*, het superzware zwarte gat in het hart van ons Melkwegstelsel.
Deze beelden werden verkregen door meerdere radiosterrenwachten over de hele planeet met elkaar te verbinden, met behulp van een techniek die Very Long Baseline Interferometry (VLBI) wordt genoemd, om één virtuele telescoop van “aardeformaat” te maken.
Om beelden met een hogere resolutie te krijgen vertrouwen astronomen doorgaans op grotere telescopen – of een grotere afstand tussen sterrenwachten die werken als onderdeel van een interferometer.
Maar omdat de EHT al zo groot was als de Aarde was er een andere aanpak nodig om de resolutie van hun grondwaarnemingen te vergroten.
Een andere manier om de resolutie van een telescoop te vergroten is door licht met een kortere golflengte waar te nemen – en dat is wat de EHT Collaboration nu heeft gedaan.
Met de EHT zagen astronomen de eerste beelden van zwarte gaten met behulp van 1,3-mm golflengtewaarnemingen, maar de heldere ring die ze zagen, gevormd door licht dat afbuigt in de zwaartekracht van het zwarte gat, zag er nog steeds wazig uit omdat men de absolute grenzen had bereikt van hoe scherp de beelden konden worden gemaakt.
Bij 0,87 mm zullen de beelden scherper en gedetailleerder zijn, wat op zijn beurt waarschijnlijk nieuwe eigenschappen zal onthullen, zowel die welke eerder waren voorspeld als die welke dat niet waren.
Om aan te tonen dat ze detecties konden doen bij 0,87 mm voerden de EHT-onderzoekers op deze golflengte testwaarnemingen uit van verre, heldere sterrenstelsels.
In plaats van de volledige EHT-array te gebruiken, gebruikten ze twee kleinere subarrays doe beide ALMA en het Atacama Pathfinder Experiment (APEX) omvatten.
Andere faciliteiten die werden gebruikt zijn de 30 meter IRAM-telescoop in Spanje en de NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) in Frankrijk, evenals de Greenland Telescope en de Submillimeter Array in Hawaï.
In dit pilot-experiment bereikten de wetenschappers waarnemingen met details zo fijn als 19 microboogseconden, wat betekent dat ze met de hoogste resolutie ooit vanaf het aardoppervlak waarnamen.
Ze hebben echter nog geen beelden kunnen verkrijgen: ze hebben weliswaar betrouwbare detecties gedaan van licht uit verschillende verre sterrenstelsels maar er zijn niet genoeg antennes gebruikt om op basis van de gegevens een nauwkeurig beeld te kunnen reconstrueren.
Deze technische test heft een nieuw venster geopend om zwarte gaten te bestuderen.
Met de volledige array zou de EHT details kunnen zien die zo klein zijn als 13 microboogseconden, wat gelijk staat aan het zien van een flessendop op de Maan vanaf de Aarde.
Dit betekent dat ze met 0,87 mm afbeeldingen kunnen maken met een resolutie die ongeveer 50% hoger is dan die van eerder vrijgegeven M87* en Sagittarius A* 1,3 mm-afbeeldingen.
Bovendien is er potentieel om verder weg gelegen, kleinere en zwakkere zwarte gaten waar te nemen dan de twee die ze tot nu toe hebben bekeken.
Door te kijken naar veranderingen in het omringende gas op verschillende golflengtes kunnen astronomen het mysterie oplossen van hoe zwarte gaten materie aantrekken en hoe ze krachtige jets kunnen lanceren die zich over galactische afstanden uitstrekken.
Dit is de eerste keer dat de VLBI-techniek succesvol is toegepast op een golflengte van 0,87 mm.
Volgens astrofysici zijn deze VLBI-signaaldetecties op 0,87 mm baanbrekend omdat ze een nieuw observatievenster openen voor de studie van superzware zwarte gaten.
In de toekomst zal de combinatie van de IRAM-telescopen in Spanje en Frankrijk met ALMA en APEX het mogelijk maken om beelden te maken van nog kleinere en zwakkere emissie dan tot nu toe mogelijk was op twee golflengtes, 1,3 mm en 0,87 mm, tegelijkertijd.
De bevindingen van het team zijn in de Astronomical Journal gepubliceerd.
Artikel: Alexander W. Raymond et al. 2024. First Very Long Baseline Interferometry Detections at 870 μm. AJ 168, 130; doi: 10.3847/1538-3881/ad5bdb
Eerste publicatie: 28 augustus 2024
Bron: ESO
