Op woensdag 10 april 2019 heeft de Event Horizon Telescope (EHT) de eerste foto vrijgegeven van een zwart gat of zwart gat, om precies te zijn het zwarte gat in het centrum van het spiraalstelsel M87, dat ongeveer 53 miljoen lichtjaar van de aarde verwijderd is.
Voor uitleg over wat gaten zijn en hoe ze gevormd kunnen worden, lees hier en hier.
Kort nadat de foto was vrijgegeven, dachten veel mensen dat de foto leek op een donut, oog van sauron , op kattenoog. Zelfs vandaag de dag zijn er veel memes verspreid in cyberspace die hetzelfde zeggen.
Dus is het echt een zwart gat of een kattenoog? Laten we het uitzoeken!
Kortom, we kunnen het niet. Omdat zwarte gaten in geen enkele vorm energie uitzenden of reflecteren en er niets (zelfs licht) uit het zwarte gat kan komen om vanaf de aarde te worden gedetecteerd. Het bestaan van zwarte gaten kan echter worden gedetecteerd door de invloed van hun zwaartekrachtveld op andere hemellichamen.
Dat betekent dat de foto van gisteren een hoax was !
Eits, wacht even. Trek geen overhaaste conclusies. In feite zijn zwarte gaten onzichtbaar . Wanneer een object, zoals een ster, zich echter dicht genoeg bij de waarnemingshorizon van het zwarte gat bevindt, zal de ster een getijdenverstoring ondergaan . Het is een fenomeen waarbij de ster vernietigd wordt door de enorme getijdenkrachten.
Als het materiaal waaruit de ster bestaat in het zwarte gat valt, vormt het iets dat een aanwasschijf wordt genoemd , of ik noem het liever een zwart gatring.
De materialen op de ring van zwarte gaten zullen in een baan rond het zwarte gat draaien voordat ze uiteindelijk de energie van de zwaartekracht verliezen en een eetbaar zwart gat vormen. Deze materialen schuren tegen elkaar aan waardoor de temperatuur stijgt en elektromagnetische golven met verschillende golflengtes uitzenden. Dat is wat ons in staat stelt om zwarte gaten visueel te observeren.
Lees ook: Wetenschappelijke methoden en het geval van cyanidekoffieDe Event Horizon Telescope (EHT) is een internationaal project dat tot doel heeft de omgeving rond het superzware zwarte gat Sagittarius A * en het superzware zwarte gat in het centrum van het sterrenstelsel M87 te observeren. De EHT bestaat uit 10 radiotelescopen verspreid over verschillende locaties op aarde en met elkaar verbonden om een virtuele telescoop ter grootte van de aarde te creëren .
EHT gebruikt de interferometrische methode om afbeeldingen van zwarte gaten te verkrijgen. Alle overeenkomstige gegevens die door elke telescoop worden verzameld, worden gecombineerd om een interferentiepatroon te produceren. Het interferentiepatroon bevat informatie over het zwarte gat dat wordt waargenomen.
Omdat het aantal telescopen dat gegevens verzamelt echter nog relatief klein is en niet gelijkmatig over het aardoppervlak is verdeeld, is er veel niet-waargenomen informatie. Om deze reden heeft EHT een algoritme ontwikkeld dat de informatiegaten kan vullen.
Kortom, de manier waarop het algoritme werkt, is door gegevens te interpoleren en extrapoleren op basis van patronen die zijn gevormd uit de gegevens die zijn verzameld. Vervolgens verwerkt het algoritme de gegevens tot één afbeelding.
Er zijn echter veel mogelijke afbeeldingen die het algoritme kan genereren op basis van de verzamelde gegevens. Nogmaals, dit komt doordat de verzamelde gegevens nog steeds relatief klein zijn. Kies daarom een (of een groep) van de beste afbeeldingen die er verstandiger uitzien. Wat hier logisch is, is dat de vorm van de afbeelding de vorm benadert die wordt voorspeld door wiskundige modellen.
Dus zo kunnen we zwarte gaten fotograferen.
Dus het is toch geen cat eye-foto?
Ja . Maar om de foto beter te begrijpen, moeten we de delen van een zwart gat kennen.
Een zwart gat is geen gat. Het is een object met een oneindige dichtheid, een singulariteit genaamd . Het wordt een singulariteit genoemd omdat het object slechts één punt in de ruimte is ( een enkel punt in de ruimte ) dat geen volume heeft.
Lees ook: Waarom worden telescopen op de top van bergen gebouwd, niet in een vlakke woestijn?Rondom de singulariteit bevindt zich een gebied dat de waarnemingshorizon wordt genoemd . Dit gebied geeft een zwart gat de kenmerken van een zwart gat. Dit gebeurt omdat binnen de waarnemingshorizon het zwaartekrachtveld van een zwart gat erg groot is en zelfs licht niet aan zijn zwaartekracht kan ontsnappen. Daarom zijn zwarte gaten zwart. De straal van de waarnemingshorizon wordt de Schwarzschildradius genoemd .
Dan is er de aanwasschijf of zwart gat ring die eerder werd beschreven. Dit deel zendt veel elektromagnetische golven uit zodat we zwarte gaten kunnen fotograferen. De zwart gat ring draait op een bepaalde afstand van de singulariteit en wordt aangeduid als de binnenste stabiele cirkelvormige baan (ISCO) straal . Voor een niet-roterend zwart gat is de ISCO-straal driemaal de straal van de waarnemingshorizon.
Een andere is de fotonbol , die ongeveer 1,5 keer de straal van de waarnemingshorizon is. Dit is een gebied waar fotonen in een baan om een zwart gat kunnen cirkelen! Stel je voor dat als je in dat gebied was, je de achterkant van je eigen lichaam zou kunnen zien! Hoe geweldig! (Maar probeer je niet)
Bekijk nu nog eens de foto van het zwarte gat (zwart gat) M87. Er is een donker gedeelte in het midden en een licht gedeelte dat het donkere gedeelte omgeeft. In het donkere deel is er een singulariteit precies in het midden en de waarnemingshorizon eromheen, en het heldere deel is een ring van zwarte gaten en een klein deel van de fotonbol .
Nu is het duidelijk dat de foto echt een foto van een zwart gat is en niet een kattenoog, oog van sauron of donut.
Blijf nieuwsgierig, jongens!
Referentie
- Event Horizon Telescope: Science
- Zwart gat
- Hoe leggen we afbeeldingen van zwarte gaten vast?
- Getijdenverstoring
