De eerste foto van een superzwaar zwart gat in het centrum van een melkwegstelsel laat zien hoe we in zekere zin, het onzichtbare waargenomen.

Het spookachtige beeld is een radio-intensiteitskaart van het gloeiende plasma erachter, en daarom silhouetteren, de "gebeurtenishorizon" van het zwarte gat - de bolvormige mantel van onzichtbaarheid rond een zwart gat waaruit zelfs licht niet kan ontsnappen.

De radio "foto" werd verkregen door een internationale samenwerking waarbij meer dan 200 wetenschappers en ingenieurs betrokken waren die enkele van 's werelds meest capabele radiotelescopen met elkaar verbonden om het superzware zwarte gat in de melkweg, bekend als M87, effectief te kunnen zien.

Dus hoe zijn we in hemelsnaam op dit punt gekomen?

Van 'donkere sterren'

Het was de Engelse astronoom John Michell die in 1783 voor het eerst het idee formuleerde van 'donkere sterren' die zo ongelooflijk dicht waren dat hun zwaartekracht onmogelijk zou zijn om van weg te rennen - zelfs als je toevallig een foton zou zijn dat met de snelheid van het licht kan bewegen.

Er is een lange weg afgelegd sinds dat baanbrekende inzicht.

In januari van dit jaar, astronomen publiceerden een afbeelding van de emissie afkomstig van de radiobron die bekend staat als Sagittarius A*, het gebied dat het superzware zwarte gat in het centrum van onze melkweg direct omringt.

Indrukwekkend, dat beeld had details op schalen tot slechts negen keer zo groot als de waarnemingshorizon van het zwarte gat.

Nutsvoorzieningen, de Event Horizon Telescope (EHT) is erin geslaagd de waarnemingshorizon rond het superzware zwarte gat in M ​​87 op te lossen, een relatief nabije melkweg waarvan het licht 55 miljoen lichtjaar nodig heeft om ons te bereiken, vanwege de afstand.

Astronomische cijfers

Astronomische objecten worden geleverd met astronomische figuren, en dit doel is geen uitzondering.

Het zwarte gat van M87 heeft een massa die 6,5 miljard keer groter is dan die van onze zon, die zelf een derde van een miljoen keer de massa van de aarde is. De waarnemingshorizon heeft een straal van ongeveer 20 miljard kilometer, meer dan drie keer de afstand Pluto van onze zon.

Het is, echter, ver weg, en de ongelooflijke technische prestatie die nodig is om zo'n doelwit te zien, is vergelijkbaar met proberen een object van 1 mm groot te observeren vanaf een afstand van 13, 000 km.

Dit Nobelprijs-waardige resultaat is, natuurlijk, geen toevallige ontdekking, maar een meting gebouwd op generaties van inzicht en doorbraak.

Voorspellingen zonder observatie

In de vroege jaren 1900, er is aanzienlijke vooruitgang geboekt nadat Albert Einstein zijn relativiteitstheorieën had ontwikkeld. Deze blijvende vergelijkingen verbinden ruimte en tijd, en dicteren de beweging van materie die op zijn beurt de zwaartekrachtvelden en golven in de ruimtetijd dicteert.

Snel na, in 1916, astronomen Karl Schwarzschild en Johannes Droste realiseerden onafhankelijk van elkaar dat de vergelijkingen van Einstein aanleiding gaven tot oplossingen met een "wiskundige singulariteit", een ondeelbaar punt van nul volume en oneindige massa.

Het bestuderen van de evolutie van sterren in de jaren 1920 en 1930, kernfysici kwamen tot de ogenschijnlijk onvermijdelijke conclusie dat, indien massief genoeg, bepaalde sterren zouden hun leven beëindigen in een catastrofale ineenstorting van de zwaartekracht, resulterend in een singulariteit en de creatie van een "bevroren ster".

Deze term weerspiegelde de bizarre relatieve aard van tijd in de theorie van Einstein. Op de gebeurtenishorizon, de beruchte grens van geen terugkeer rond zo'n ingestorte ster, voor een externe waarnemer lijkt de tijd te bevriezen.

Terwijl vooruitgang op het gebied van de kwantummechanica het idee van een singulariteit verving door een even verbijsterende maar eindige kwantumstip, het eigenlijke oppervlak, en interieur, van zwarte gaten blijft vandaag een actief onderzoeksgebied.

Hoewel onze melkweg miljoenen van John Michell's stellaire zwarte gaten kan bevatten - waarvan we de verblijfplaats van een stuk of tien weten - is hun waarnemingshorizon te klein om waar te nemen.

Bijvoorbeeld, als onze zon zou instorten tot een zwart gat, de straal van de gebeurtenishorizon zou slechts 3 km zijn. Maar de botsing van zwarte gaten met stellaire massa in andere sterrenstelsels werd op beroemde wijze gedetecteerd met behulp van zwaartekrachtsgolven.

Op zoek naar iets supermassiefs

De doelen van de EHT zijn daarom gerelateerd aan de superzware zwarte gaten die zich in de centra van sterrenstelsels bevinden. De term zwart gat kwam eigenlijk pas in gebruik in het midden tot het einde van de jaren zestig, toen astronomen begonnen te vermoeden dat echt massieve "donkere sterren" de zeer actieve kernen van bepaalde sterrenstelsels aandreven.

Er zijn talloze theorieën over de vorming van deze bijzonder massieve zwarte gaten. Ondanks de naam, zwarte gaten zijn objecten, in plaats van gaten in het weefsel van ruimtetijd.

1972, Robert Sanders en Thomas Lowinger berekenden dat een dichte massa gelijk aan ongeveer een miljoen zonsmassa's zich in het centrum van onze melkweg bevindt.

tegen 1978, Wallace Sargent en collega's hadden vastgesteld dat een dichte massa van vijf miljard keer de massa van onze zon zich in het centrum van het nabijgelegen sterrenstelsel M 87 bevindt.

Maar deze massa, sindsdien enigszins herzien, misschien gewoon een dichte zwerm planeten en dode sterren zijn geweest.

1995, het bestaan ​​van zwarte gaten werd observatie bevestigd door Makoto Miyoshi en collega's. Met behulp van radio-interferometrie, ze ontdekten een massa in het centrum van de melkweg M106, binnen een volume zo klein dat het alleen kon zijn, of spoedig zou worden, een zwart gat.

Vandaag, van ongeveer 130 van dergelijke superzware zwarte gaten in de centra van nabije sterrenstelsels is de massa rechtstreeks gemeten aan de hand van de baansnelheden en afstanden van sterren en gas dat om de zwarte gaten cirkelt, maar nog niet in een doodsspiraal in de centrale zwaartekrachtverdichter.

Ondanks de grotere steekproef, onze Melkweg en M87 hebben nog steeds de grootste waarnemingshorizon gezien vanaf de aarde, daarom heeft het internationale team deze twee doelen nagestreefd.

Het schaduwachtige silhouet van het zwarte gat in M ​​87 is inderdaad een verbazingwekkend wetenschappelijk beeld. Terwijl zwarte gaten blijkbaar de tijd kunnen stoppen, moet worden erkend dat de voorspellende kracht van de wetenschap, in combinatie met de menselijke verbeelding, vindingrijkheid, en vastberadenheid, is ook een opmerkelijke natuurkracht.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.