Zwarte gaten zijn al heel lang de supersterren van sciencefiction. Maar hun Hollywood-faam is een beetje vreemd, aangezien niemand er ooit een heeft gezien - tenminste, tot nu. Als je moest zien om te geloven, bedank dan de Event Horizon Telescope (EHT), die zojuist het allereerste directe beeld van een zwart gat heeft geproduceerd. Deze verbazingwekkende prestatie vereiste wereldwijde samenwerking om de aarde in één gigantische telescoop te veranderen en een object op duizenden triljoenen kilometers afstand in beeld te brengen.

Hoe verbluffend en baanbrekend het ook is, het EHT-project gaat niet alleen over het aangaan van een uitdaging. Het is een ongekende test of Einsteins ideeën over de aard van ruimte en tijd standhouden in extreme omstandigheden, en kijkt dichterbij dan ooit naar de rol van zwarte gaten in het heelal.

Om een ​​lang verhaal kort te maken:Einstein had gelijk.

Het ongrijpbare vastleggen

Een zwart gat is een gebied in de ruimte waarvan de massa zo groot en dicht is dat zelfs licht niet aan zijn aantrekkingskracht kan ontsnappen. Tegen de zwarte achtergrond van het inktzwarte daarachter, het vangen van een is een bijna onmogelijke taak. Maar dankzij het baanbrekende werk van Stephen Hawking, we weten dat de kolossale massa's niet alleen zwarte afgronden zijn. Ze kunnen niet alleen enorme plasmastralen uitstoten, maar hun immense zwaartekracht trekt stromen materie naar de kern ervan.

Wanneer materie de waarnemingshorizon van een zwart gat nadert - het punt waarop zelfs licht niet kan ontsnappen - vormt het een schijf die in een baan om de aarde draait. Materie in deze schijf zal een deel van zijn energie omzetten in wrijving terwijl het tegen andere materiedeeltjes wrijft. Dit verwarmt de schijf, net zoals we onze handen op een koude dag verwarmen door ze tegen elkaar te wrijven. Hoe dichterbij de zaak, hoe groter de wrijving. Materie dichter bij de waarnemingshorizon gloeit briljant helder met de hitte van honderden zonnen. Het is dit licht dat de EHT heeft gedetecteerd, samen met het "silhouet" van het zwarte gat.

Het maken van het beeld en het analyseren van dergelijke gegevens is een verbazingwekkend zware taak. Als astronoom die zwarte gaten in verre sterrenstelsels bestudeert, Ik kan me gewoonlijk zelfs geen enkele ster in die sterrenstelsels duidelijk voorstellen, laat staan ​​het zwarte gat in hun middelpunt te zien.

Het EHT-team besloot ons te richten op twee van de dichtstbijzijnde superzware zwarte gaten - beide in het grote elliptisch gevormde sterrenstelsel, M87, en in Boogschutter A*, in het centrum van onze Melkweg.

Om een ​​idee te geven hoe zwaar deze taak is, terwijl het zwarte gat van de Melkweg een massa heeft van 4,1 miljoen zonnen en een diameter van 60 miljoen kilometer, het is 250, 614, 750, 218, 665, 392 kilometer verwijderd van de aarde - dat is het equivalent van 45 biljoen keer reizen van Londen naar New York. Zoals opgemerkt door het EHT-team, het is alsof je in New York bent en de kuiltjes in een golfbal in Los Angeles probeert te tellen, of beeld een sinaasappel op de maan af.

Om iets zo onmogelijk ver weg te fotograferen, het team had een telescoop nodig zo groot als de aarde zelf. Bij afwezigheid van zo'n gigantische machine, het EHT-team heeft telescopen van over de hele planeet met elkaar verbonden, en combineerden hun gegevens. Om een ​​nauwkeurig beeld op zo'n afstand vast te leggen, de telescopen moesten stabiel zijn, en hun metingen volledig gesynchroniseerd.

Om deze uitdagende prestatie te volbrengen, het team gebruikte atoomklokken die zo nauwkeurig zijn dat ze slechts één seconde per honderd miljoen jaar verliezen. de 5, 000 terabyte aan verzamelde gegevens was zo groot dat het moest worden opgeslagen op honderden harde schijven en fysiek moest worden afgeleverd op een supercomputer, die de tijdsverschillen in de gegevens corrigeerde en de afbeelding hierboven produceerde.

Algemene relativiteit gerechtvaardigd

Met een gevoel van opwinding, Ik heb voor het eerst naar de livestream gekeken die het beeld van het zwarte gat vanuit het centrum van M87 liet zien.

De belangrijkste eerste take-home is dat Einstein gelijk had. Opnieuw. Zijn algemene relativiteitstheorie heeft de afgelopen jaren twee serieuze tests van de meest extreme omstandigheden van het universum doorstaan. Hier, Einsteins theorie voorspelde de waarnemingen van M 87 met onfeilbare nauwkeurigheid, en is schijnbaar de juiste beschrijving van de aard van de ruimte, tijd, en zwaartekracht.

De metingen van de snelheden van materie rond het centrum van het zwarte gat komen overeen met de snelheid van het licht. Van de afbeelding, de EHT-wetenschappers hebben vastgesteld dat het zwarte gat M87 6,5 miljard keer de massa van de zon en 40 miljard km breed is - dat is groter dan de 200-jarige baan van Neptunus om de zon.

Het zwarte gat van de Melkweg was deze keer te uitdagend om nauwkeurig in beeld te brengen vanwege de snelle variabiliteit in de lichtopbrengst. Hopelijk, binnenkort zullen er meer telescopen aan de reeks van de EHT worden toegevoegd, om steeds duidelijkere beelden van deze fascinerende objecten te krijgen. Ik twijfel er niet aan dat we in de nabije toekomst naar het donkere hart van onze eigen melkweg zullen kunnen staren.

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