Nog niet zo lang geleden was het idee om een ​​zwart gat te fotograferen net zo bizar als het fotograferen van een eenhoorn. Nu hebben wetenschappers niet één maar twee afbeeldingen van twee verschillende superzware zwarte gaten - en ze zien er allebei net zo magisch uit als brandende donuts.

"Ik herinner me dat zwarte gaten puur theoretisch waren", zei Ellen Stofan, ondersecretaris voor wetenschap en onderzoek bij het Smithsonian en voormalig hoofdwetenschapper bij NASA, tijdens een post-onthullingspanel op donderdag. Gemodereerd door Stofan, bracht het gesprek vier leden van het door Harvard geleide team van wetenschappers samen dat in 2019 aan de wereld het eerste beeld van een zwart gat onthulde - een kolos die M87 werd genoemd naar zijn melkwegstelsel, Messier 87. Uren voor de paneldiscussie, het team deelde een tweede afbeelding:een close-up van Sagittarius A-star (of Sgr A*), het zwarte gat dat hapt naar licht en kosmisch puin in het centrum van ons eigen Melkwegstelsel.

"Het lijdt geen twijfel dat we nu voor het eerst zwarte gaten hebben gezien", zegt Shep Doeleman, oprichter van de Event Horizon Telescope-samenwerking, een internationaal team van meer dan 100 wetenschappers onder leiding van het Center for Astrophysics | Harvard en Smithsonian. "Het is het begin van een nieuw tijdperk in de astronomie."

In dit nieuwe tijdperk kunnen wetenschappers Einsteins lang gekoesterde theorieën over zwaartekracht en relativiteit bewijzen of weerleggen, Earth 2.0 vinden of een wormgat naar een ander universum ontdekken. (Dat laatste zal niet zo moeilijk zijn voor Doeleman, die brutaal zei dat hij uit een ander universum komt.)

Het fotograferen van een zwart gat is nog moeilijker dan het klinkt. Om afbeeldingen te maken van objecten die zo ver weg zijn, "heb je een telescoop ter grootte van de aarde nodig", zegt Kari Haworth, een ingenieur en de chief technology officer van het Center for Astrophysics. "We hebben dat niet gedaan omdat dat onmogelijk is en het de mening van veel mensen zou verpesten", zei ze.

In plaats daarvan veranderden de onderzoekers de aarde in een gigantische telescoop door individuele machines te coördineren die zich in Hawaï, Chili, Mexico, Spanje, Frankrijk en andere locaties bevonden. Elk team moest op exact hetzelfde moment een foto maken. Omdat zwarte gaten alles opslokken dat te dichtbij komt - zelfs licht - kunnen ze niet worden gezien. Maar hun enorme zwaartekracht trekt naar binnen en comprimeert nabij licht en puin, waardoor een draaiende gasvormige werveling ontstaat die wemelt van energie. "Veranderen van vallende materie in helderheid", was hoe Doeleman het uitdrukte.

Die helderheid is te zien en te fotograferen. Een deel van het licht dat in het zwaartekrachtveld van het zwarte gat wordt getrokken, maakt een U-bocht of een loop-de-loop voordat het ontsnapt en in de richting van de aarde schiet, met een beeld van waar het vandaan kwam. De uiteindelijke foto van het EHT-team is een compositie van foto's die door elke telescoop zijn gemaakt en op elkaar zijn gestapeld. Om al die gegevens te combineren - die licht zijn, vastgelegd op een heel precies moment in de tijd - moest het team nog een vreemde prestatie leveren. Elk telescoopteam bevroor hun licht, bewaarde het op harde schijven (het is te groot om via internet te verzenden) en vloog het per vliegtuig naar één centrale locatie.

M87, het eerste zwarte gat dat de sterbehandeling kreeg, is ongeveer 1000 keer groter dan Sagittarius A-star en veel stabieler, maar de beelden kwamen er bijna hetzelfde uit, een coup voor de EHT - en Albert Einstein. Einstein theoretiseerde dat zwarte gaten slechts drie kenmerken hebben - massa, spin en lading - en geen "haar" (zoals astrofysici graag aanvullende eigenschappen noemen). Het enige verschil is een lichte onscherpte in het beeld van Sagittarius A-star. Het zwarte gat van ons melkwegstelsel is lastiger, zo zenuwachtig als een peuter, en het is moeilijker om een ​​duidelijk beeld te krijgen van iets dat voortdurend verandert, zei astrofysicus Paul Tiede. Bovendien is er wat kosmische soep tussen ons en Boogschutter A-ster, die de beelden enigszins verduistert. "Zelfs gezien dit," zei Tiede, "ben ik nog steeds verbaasd over hoe vergelijkbaar deze afbeeldingen zijn."

Door de manier waarop zwarte gaten worden beschreven, zou je verwachten dat het onverzadigbare monsters zijn, die alles in de ruimte opzuigen als een badkuipafvoer. Niet precies. Hoewel het de krachtigste objecten in het universum zijn - volgens Doeleman zou een zwart gat dat ontstaat door de aarde in tweeën te vouwen, Manhattan een jaar lang van stroom kunnen voorzien - slikken ze geen hele sterrenstelsels op, maar vervormen ze alleen de ruimte-tijd en verplaatsen ze objecten van hun beoogde doel. paden.

Dat is goed nieuws, want het EHT-team vermoedt dat er in het centrum van elk sterrenstelsel een superzwaar zwart gat zit. Maar zelfs met deze nieuwe beelden zei Tiede:"We weten er nauwelijks iets van." (Gevraagd waarom de zwarte gaten donutvormig zijn, antwoordde hij:"Omdat ze heerlijk zijn.")

"Zwarte gaten leven op de grens van onze huidige kennis van natuurkunde en astrofysica," zei Angelo Ricarte, die zijn huisdier zwarte gat genaamd Poe - een zachte zwarte bol met twee googly ogen - naar de paneldiscussie bracht. Deze nieuwe beelden helpen Ricarte en andere wetenschappers al bij het bestuderen van de vreemde fysica van de oververhitte gassen die rond de zwarte gaten cirkelen, evenals hoe de kolossen stralen van deze gassen een miljoen lichtjaar in elke richting uitspuwen. Die jets, zei Ricarte, zouden kunnen helpen bij het verklaren van 'ons kosmische oorsprongsverhaal', hebben diepgaande effecten op hoe onze melkweg evolueert, of overbruggen theorieën van het zeer grote met het zeer kleine om een ​​theorie van alles te ondersteunen. "Er zijn veel dingen die we nog steeds niet volledig begrijpen in deze extreme omgeving," zei hij.

Om een ​​beter begrip te krijgen, wil Doeleman een nog grotere telescoop bouwen door een ander beeldapparaat op een satelliet in een baan om de aarde te plaatsen. Hij hoopt ook iets spannenders vast te leggen dan een foto van een zwart gat:een film van een zwart gat.

"Als we de banen van de materie zouden kunnen timen, zou dat een heel andere test zijn van de theorie van Einstein", zei hij. + Verder verkennen

Een zwart gat breken:hoe de EHT-supertelescoop werkt

Dit verhaal is gepubliceerd met dank aan de Harvard Gazette, de officiële krant van Harvard University. Ga voor meer universiteitsnieuws naar Harvard.edu.