Kan de Event Horizon Explorer fotonenringen bij zwarte gaten zichtbaar maken?
De Event Horizon Explorer zou voortbouwen op het werk van de Event Horizon Telescope, die in 2019 een zwart gat visualiseerde.
In April 2019 verbaasden astronomen het publiek toen ze de allereerste afbeelding van een zwart gat vrijgaven, geproduceerd door radiogolfgegevens van de samenwerking van telescopen over de hele wereld die gezamenlijk bekend staat als de Event Horizon Telescope.
Nu heeft een team van fysici en onderzoekers de plannen ontwikkeld voor de opvolger van dat project: een onderzoek van 300 miljoen dollar naar de fotonenringen die zwarte gaten omringen. Het project heet de Event Horizon Explorer en het is de hoop van wetenschappers dat de missie een deel van de extreme fysica zal ophelderen aan de grenzen van de onverbiddelijke grep van zwarte gaten op het licht zelf. Je kan hier meer over lezen in het EHE-missieconcept.
Volgens astrofysicus Michael Johnson van het Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics proberen ze nu een ruimtemissie te lanceren die de scherpte van de EHT-beelden met een factor 10 zou verbeteren.
Even een snelle opfrisser: zwarte gaten zijn gebieden in de ruimte met zo’n intense zwaartekracht dat zelfs fotonen van licht niet aan hun waarnemingshorizon kunnen ontsnappen. Superzware zwarte gaten, die miljoenen tot miljarden keren de massa van onze Zon kunnen hebben, bevinden zich vaak in het centrum van sterrenstelsels, waaronder ook in het centrum van ons eigen sterrenstelsel. De EHT onthulde vorig jaar de eerste opname van dat zwarte gat, Sagittarius A* genaamd.
Afbeeldingen van zwarte gaten verbeelden echt hun “schaduwen”, of het gebied van de ruimte dat lichtloos is. De gebieden rond veel zwarte gaten zijn omgekeerd erg helder, omdat de compacte objecten worden omringd door oververhit materiaal dat door hun zwaartekracht naar de gaten wordt getrokken. Deze heldere gebieden worden accretieschijven genoemd. Af en toe valt materiaal van de accretieschijven in de zwarte gaten, waardoor uitbarstingen van energie ontstaan.
De hoop van de onderzoekers is dat een Event Horizon Explorer de fotonenringen van zwarte gaten zou onthullen, gemaakt door fotonen van licht die door de enorme zwaartekracht van de kolos in een baan rond het zwarte gat worden geduwd. Bij de huidige resolutie zijn fotonenringen niet zichtbaar voor de EHT, hoewel onderzoekers erin geslaagd zijn om magnetische veldlijnen zichtbaar te maken die afkomstig zijn van het superzware zwarte gat M87, het allereerste del van de EHT.
Detecteerbare fotonenringen zouden het bewijs zijn dat zwarte gaten draaien, waardoor de ruimtetijd door hun draaiing wordt vervormd. Maar om dergelijke detecties te realiseren moet de EHE worden ontworpen, met bijna-absolute-nul-ontvangers en een grote radioschotel.
Het registreren van de fotonenring vereist het registreren van enorme hoeveelheden gegevens van de ruimtesonde. De onderzoekers zijn van plan om laserlicht te gebruiken om het informatie-equivalent van de hele Library of Congress (de Amerikaanse “staats””-bibliotheek) naar de Aarde te stralen.
Een Event Horizon Explorer-missie zou in overeenstemming zijn met de doelen van de decadale enquête van de National Academies of Sciences, Engineering and Medicine. De enquête, gepubliceerd in 2021, schetste wetenschappelijke doelstellingen voor de astronomische gemeenschap tot 2030. De belangrijkste van die doelen was om enkele van de meest extreme objecten van de natuur beter te begrijpen, namelijk de oorsprong, groei en botsingen van zwarte gaten en neutronensterren. Het verkrijgen van een dieper inzicht in de natuur op haar meest kolossale schaal zou de subatomaire en theoretische fysica enorm ten goede kunnen komen.
Tegelijkertijd werken radioastronomen met de International Pulsar Timing Array (IPTA) en zijn gelieerde consortia aan het detecteren van de microzwaartekrachtgolfachtergrond, de onophoudelijke rimpelingen van de ruimtetijd die waarschijnlijk worden geproduceerd door superzware binaire zwarte gaten in het heelal.
Door zwarte gaten in beeld te brengen en hun verreikende effecten te bestuderen zullen natuurkundigen dichter bij het begrip komen hoe zowat alles werkt, althans op de superzware en subatomaire schaal. Maar alles daartussenin is gewoon vulmiddel, toch?
Eerste publicatie: 10 augustus 2023
Bron: gizmodo & anderen
