Het enige zwarte gat dat we ooit hebben gezien heeft een schaduw die wiebelt

Een simulatie van de accretieschijf van het M87* superzware zwarte gat. EHT / Hotaka Shiokawa

Meer dan een jaar geleden hebben wetenschappers iets ongelooflijks losgelaten op de wereld: de eerste foto van een zwart gat ooit gemaakt . Door radioastronomische waarnemingen samen te stellen die zijn gemaakt met schotels over vier continenten, slaagde de samenwerking die bekend staat als de Event Horizon Telescope erin om 53 miljoen lichtjaar weg te kijken en te kijken naar een superzwaar zwart gat, dat 6,5 miljoen keer de massa van de zon is en in het centrum van het sterrenstelsel Messier 87 (M87). Het vurige historische beeld toonde een heldere sikkel van ultraheet gas en puin in een baan rond de waarnemingshorizon van het zwarte gat, het pikzwarte centrale point-of-no-return dat alles opsluit dat overgaat, zelfs licht.

Het EHT-team had net een van de meest indrukwekkende prestaties in de geschiedenis van de astronomie geleverd, maar dit was nog maar het begin. Woensdag publiceerden leden van de EHT-samenwerking nieuwe bevindingen in de Astrofysisch tijdschrift over het superzware zwarte gat van M87 (bekend als M87*), wat twee nieuwe belangrijke inzichten onthult.

Ten eerste verandert de schaduwdiameter van de waarnemingshorizon niet in de loop van de tijd, en dat is precies wat Einsteins algemene relativiteitstheorie voorspelt voor een superzwaar zwart gat van de grootte van M87*. Het tweede inzicht is echter dat de heldere halve maan die deze schaduw siert verre van stabiel is: hij wiebelt. Er is zoveel turbulente materie rondom M87* dat het logisch is dat de halve maan zou uitpuilen en onrustig zou worden. Maar het feit dat we het in de loop van de tijd kunnen bekijken, betekent dat we nu een gevestigde methode hebben om de fysica van een van de meest extreme soorten omgevingen in het hele universum te bestuderen.

We willen de fysica in de extreme omstandigheden in de buurt van een zwart gat begrijpen en leren hoe het zwarte gat interageert met de materie in zijn directe omgeving, zegt Maciek Wielgus, een astronoom bij het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics en de hoofdauteur van de nieuwe studie. Het bestuderen van de dynamiek van het halvemaanachtige uiterlijk van een zwart gat is een manier om deze fascinerende omgeving te onderzoeken.

Vóór de EHT hadden wetenschappers niet de gevoelige instrumenten die nodig waren om de structurele veranderingen te bestuderen die een zwart gat doormaakt. Het was alsof je naar een film keek met een resolutie van 1 pixel, zegt Wielgus. Je ziet dat de helderheid in de loop van de tijd verandert - daar is duidelijk iets aan de hand - maar veel succes met het uitzoeken waar de film over gaat.

Event Horizon-telescoop

De nieuwe bevindingen maken geen nieuwe waarnemingen van M87*, maar karakteriseren eerder de schaduwhalve maan door een nieuwe analyse van gegevens verzameld van 2009 tot 2013 tijdens de begindagen van de EHT, gecombineerd met de dataset van 2017 die leidde tot het beeld van de zwarte gat in de eerste plaats. De oudere gegevens waren minder gedetailleerd vanwege softwarebeperkingen en beperktere hardware, maar besloegen een langere periode. Ondertussen bestond de nieuwere dataset uit slechts vier waarnemingen van M87* gedurende een week, maar deze was veel rijker en genuanceerder. Wielgus en zijn team waren in staat om details uit de nieuwe gegevens te gebruiken om gaten in de oude op te vullen, omdat je een nieuw corrigerend filter aan een oude foto zou kunnen toevoegen om deze scherper te maken. Bam - ze hadden een hoogwaardige time-lapse van M87 *, over tijdschalen die zich enkele weken uitstrekken.

De EHT verwerkt nog steeds de waarnemingen van 2018 en is van plan om volgend jaar nieuwe waarnemingen van M87 uit te voeren, met in totaal 10 telescopen. Die waarnemingen, die een diepere studie van de halve maan zullen omvatten, zouden nieuwe inzichten kunnen onthullen in de spin van een zwart gat, de sterkte van zijn magnetisch veld en de plasmamicrofysica van de omringende materie. Op hun beurt hopen onderzoekers dat die inzichten deel kunnen uitmaken van een groter oeuvre dat het mysterie oplost achter enkele van de wildste fenomenen die betrokken zijn bij superzware zwarte gaten, zoals wat de uitstoot van sterk geïoniseerde materie uit hun centrum veroorzaakt.

zich verstoppen