Astronomen zijn er net in geslaagd om de eerste foto van een zwart gat te maken, en nu is de volgende uitdaging voor hen hoe ze nog scherpere foto's kunnen maken, zodat Einsteins algemene relativiteitstheorie kan worden getest. astronomen van de Radboud Universiteit, samen met de European Space Agency (ESA) en anderen, komen met een concept om dit te bereiken door radiotelescopen de ruimte in te lanceren. Ze publiceren hun plannen in het wetenschappelijke tijdschrift Astronomie en astrofysica .

Het idee is om twee of drie satellieten in een cirkelvormige baan rond de aarde te plaatsen om zwarte gaten te observeren. Het concept heet Event Horizon Imager (EHI). In hun nieuwe studie de wetenschappers presenteren simulaties van hoe beelden van het zwarte gat Sagittarius A* eruit zouden zien als ze door satellieten als deze zouden worden gemaakt.

Meer dan vijf keer zo scherp

"Er zijn veel voordelen aan het gebruik van satellieten in plaats van permanente radiotelescopen op aarde, zoals bij de Event Horizon Telescope (EHT), " zegt Freek Roelofs, een doctoraat kandidaat aan de Radboud Universiteit en de hoofdauteur van het artikel. "In de ruimte, je kunt waarnemingen doen op hogere radiofrequenties, omdat de frequenties van de aarde worden uitgefilterd door de atmosfeer. De afstanden tussen de telescopen in de ruimte zijn ook groter. Hierdoor kunnen we een grote stap voorwaarts maken. We zouden foto's kunnen maken met een resolutie die meer dan vijf keer zo hoog is als met de EHT mogelijk is."

Scherpere beelden van een zwart gat zullen leiden tot betere informatie die kan worden gebruikt om Einsteins algemene relativiteitstheorie in meer detail te testen. "Het feit dat de satellieten rond de aarde bewegen, biedt aanzienlijke voordelen, "Radioastronomieprofessor Heino Falcke zegt. "Met hen, je kunt bijna perfecte foto's maken om de echte details van zwarte gaten te zien. Als er kleine afwijkingen van de theorie van Einstein optreden, we zouden ze moeten kunnen zien."

De EHI zal ook in staat zijn om ongeveer vijf extra zwarte gaten in beeld te brengen die kleiner zijn dan de zwarte gaten waarop de EHT zich momenteel richt. De laatste zijn Boogschutter A* in het centrum van onze Melkweg en M87* in het centrum van Messier 87, een enorm sterrenstelsel in de Maagd Cluster.

Technologische uitdagingen

De onderzoekers hebben gesimuleerd wat ze zouden kunnen zien met verschillende versies van de technologie onder verschillende omstandigheden. Hiervoor maakten ze gebruik van modellen van plasmagedrag rond het zwarte gat en de resulterende straling. "De simulaties zien er wetenschappelijk veelbelovend uit, maar er zijn op technisch niveau moeilijkheden te overwinnen, ' zegt Roelofs.

De astronomen werkten samen met wetenschappers van ESA/ESTEC om de technische haalbaarheid van het project te onderzoeken. "Het concept vereist dat je de positie en snelheid van de satellieten heel nauwkeurig moet kunnen bepalen, " volgens Volodymyr Kudriashov, een onderzoeker bij het Radboud Radio Lab die ook bij ESA/ESTEC werkt. "Maar we geloven echt dat het project haalbaar is."

Ook moet worden nagedacht over de manier waarop de satellieten gegevens uitwisselen. "Met de EHT, harde schijven met data worden per vliegtuig naar het verwerkingscentrum vervoerd. In de ruimte kan dat natuurlijk niet." In dit concept de satellieten wisselen gegevens uit via een laserverbinding, waarbij de gegevens gedeeltelijk aan boord worden verwerkt voordat ze voor verdere analyse naar de aarde worden teruggestuurd. "Er zijn al laserverbindingen in de ruimte, " merkt Kudriashov op.

Hybride systeem

Het idee is dat de satellieten in eerste instantie onafhankelijk van de EHT-telescopen gaan functioneren. Maar er wordt ook gedacht aan een hybride systeem, met de in een baan om de aarde draaiende telescopen in combinatie met die op aarde. Falcke:"Het gebruik van een hybride als deze zou de mogelijkheid kunnen bieden om bewegende beelden van een zwart gat te maken, en misschien kun je nog meer en ook zwakkere bronnen waarnemen."