Toen wetenschappers in 2019 het historische eerste beeld van een zwart gat van de mensheid onthulden - met een afbeelding van een donkere kern omringd door een vurige aura van materiaal dat ernaartoe valt - geloofden ze dat nog rijkere beelden en inzichten wachtten om uit de gegevens te worden geplaagd.

Simulaties voorspelden dat, verborgen achter de schittering van de diffuse oranje gloed, er een dunne, heldere ring van licht zou moeten zijn, gecreëerd door fotonen die door de intense zwaartekracht rond de achterkant van het zwarte gat worden geslingerd.

Een team van onderzoekers onder leiding van astrofysicus Avery Broderick gebruikte geavanceerde beeldalgoritmen om de originele beelden van het superzware zwarte gat in het centrum van de M87-melkweg in wezen te "remasteren".

"We hebben het zoeklicht uitgedaan om de vuurvliegjes te zien", zegt Broderick, een geassocieerd faculteitslid aan het Perimeter Institute en de Universiteit van Waterloo. "We hebben iets diepgaands kunnen doen - een fundamentele handtekening van zwaartekracht rond een zwart gat oplossen."

Door elementen van de beelden in wezen af ​​te pellen, zegt co-auteur Hung-Yi Pu, een assistent-professor aan de National Taiwan Normal University, "kan de omgeving rond het zwarte gat duidelijk worden onthuld."

Om dit te bereiken, gebruikte het team een ​​nieuw beeldalgoritme binnen het Event Horizon Telescope (EHT) analysekader THEMIS om het onderscheidende ringkenmerk te isoleren en te extraheren uit de originele waarnemingen van het M87 zwarte gat, en om de veelbetekenende voetafdruk van een krachtige jet die vanuit het zwarte gat naar buiten schiet.

De bevindingen van de onderzoekers bevestigen zowel theoretische voorspellingen als nieuwe manieren bieden om deze mysterieuze objecten te verkennen, waarvan wordt aangenomen dat ze zich in het hart van de meeste sterrenstelsels bevinden.

Lange tijd werden zwarte gaten als ongezien beschouwd totdat wetenschappers ze uit hun schuilplaats wisten te halen met een wereldomvattend netwerk van telescopen, de EHT. Met behulp van acht observatoria op vier continenten, allemaal op dezelfde plek aan de hemel gericht en met elkaar verbonden met een timing van nanoseconden; de EHT-onderzoekers observeerden in 2017 twee zwarte gaten.

De EHT-samenwerking onthulde voor het eerst het superzware zwarte gat in M87 in 2019, en vervolgens in 2022, het relatief kleine maar tumultueuze zwarte gat in het hart van ons eigen Melkwegstelsel, Sagittarius A* (of Sgr A*) genaamd. Superzware zwarte gaten bezetten het centrum van de meeste sterrenstelsels en pakken een ongelooflijke hoeveelheid massa en energie in een kleine ruimte. Het zwarte gat M87 is bijvoorbeeld twee quadriljoen (dat is een twee gevolgd door 15 nullen) keer massiever dan de aarde.

De M87-beeldwetenschappers die in 2019 werden onthuld, waren een mijlpaal, maar de onderzoekers waren van mening dat ze het beeld konden aanscherpen en nieuwe inzichten konden verkrijgen door slimmer te werken, niet harder. Ze pasten nieuwe softwaretechnieken toe om de oorspronkelijke gegevens van 2017 te reconstrueren op zoek naar fenomenen waarvan theorieën en modellen voorspelden dat ze onder de oppervlakte op de loer lagen. De nieuwe, resulterende afbeelding toont de fotonenring, bestaande uit een reeks steeds scherpere subringen, die het team vervolgens heeft gestapeld om het volledige beeld te krijgen.

"De aanpak die we hebben gevolgd, omvatte het gebruik van ons theoretische begrip van hoe deze zwarte gaten eruitzien om een ​​aangepast model voor de EHT-gegevens te bouwen", zegt Dominic Pesce, een teamlid van het Center for Astrophysics | Harvard en Smithsonian. "Dit model ontleedt het gereconstrueerde beeld in de twee stukken waar we het meest om geven, zodat we beide stukken afzonderlijk kunnen bestuderen in plaats van samen te voegen."

Het resultaat was mogelijk omdat de EHT een "rekeninstrument in zijn hart" is, zei Broderick, die de John Archibald Wheeler Chair van de Delaney Family bij Perimeter bekleedt. "Het is net zo afhankelijk van algoritmen als van staal. Geavanceerde algoritmische ontwikkelingen hebben ons in staat gesteld de belangrijkste kenmerken van het beeld te onderzoeken, terwijl de rest in de oorspronkelijke resolutie van de EHT wordt weergegeven."

De bevindingen van de onderzoekers zijn gepubliceerd in The Astrophysical Journal . + Verder verkennen

Het zien van het nieuwe zwarte gat van de Melkweg is 'slechts het begin':Amerikaanse onderzoeker