Wetenschappers zijn erin geslaagd Saggittarius A* voor te stellen, een superzwaar zwart gat dat in het centrum van ons Melkwegstelsel leeft. Het is een duizelingwekkend zwart gat, vier miljoen keer de massa van onze zon.
Dit monster leeft in het centrum van ons Melkwegstelsel
Je kijkt naar een donker centrumgebied waar het gat is, dat wordt omgeven door licht dat stroomt van extreem heet gas dat wordt versneld door kolossale zwaartekrachten. Ter vergelijking: de ring is ongeveer even groot als de baan van Mercurius rond onze zon.
Dat is een afstand van 40 miljoen mijl (ongeveer 60 km). Gelukkig, aangezien dit superzware zwarte gat zo ver weg is – zo’n 26.000 lichtjaar in de toekomst – is er geen kans dat we in gevaar komen.
De afbeelding is gemaakt door een internationaal team genaamd the Event Horizon-telescoop (EHT) samenwerking.
De tweede foto van het jaar is van een superzwaar zwart gat in het centrum van een ander sterrenstelsel, Messier 87, ook bekend als M87. Dat ding was meer dan duizend keer groter dan onze zon in termen van grootte.
“Maar deze nieuwe afbeelding is speciaal omdat het ons superzwaar zwart gat”, legt prof. Heino Falcke uit, een van de Europese pioniers van het EHT-project.
“Dit is in ‘onze achtertuin’, en als je zwarte gaten wilt begrijpen en hoe ze werken, is dit degene die het je zal vertellen omdat we het in ingewikkelde details zien”, vertelde Falcke aan BBC News.
Wat is een superzwaar zwart gat?
De term “superzwaar zwart gat” verwijst naar een gebied in de ruimte waar materie op zichzelf is ingestort. Omdat het zo sterk is, kan niets, zelfs licht niet, ontsnappen aan de zwaartekracht van een superzwaar zwart gat. Superzware zwarte gaten zullen het gevolg zijn van de catastrofale vernietiging van massieve sterren. Sommige daarentegen zijn enorm groot en hebben miljarden keren de massa van onze zon. Het is onduidelijk hoe deze superzware zwarte gaten worden gevormd.
De foto is een technisch hoogstandje. Het moet zo zijn. Op een afstand van 26.000 lichtjaar van de aarde is Boogschutter A*, of kortweg Sgr A*, een klein speldenprikje aan de hemel. Om zo’n doelwit te onderscheiden, is een ongelooflijke resolutie vereist. De truc van de EHT is een techniek die Very Long Baseline Array Interferometrie (VLBI) wordt genoemd.
De foto is een technisch wonder. Het moet zo zijn. Sagittarius A*, of kortweg Sgr A*, is een minuscuul puntje aan de nachtelijke hemel op 26.000 lichtjaar van de aarde. Om zo’n doelwit met zo’n precisie te herkennen, is een enorme resolutie nodig. De EHT gebruikt een methode genaamd Very Long Baseline Array Interferometrie (VLBI) om de taak te volbrengen. In wezen is dit een netwerk van acht ver uit elkaar liggende radioantennes dat de grootte van de telescoop van onze planeet simuleert.
De elevatiehoek van de EHT is erg hoog, wat betekent dat hij een hoek met de lucht kan maken die wordt gemeten in microboogseconden. Teamleden zeggen dat ze een helder zicht hebben dat vergelijkbaar is met het zien van een bagel op het oppervlak van de maan.
Zelfs dan vereist het construeren van een digitale foto uit enkele petabytes (1 PB = 1 miljoen GB) aan gegevens het gebruik van atoomklokken, slimme algoritmen en een eeuwigheid aan supercomputerkracht.
De duisternis van een superzwaar zwart gat buigt het licht en vormt een accretieschijf. Er is niets anders te zien dan een “schaduw”, maar de helderheid van de materie die rond deze duisternis vliegt en zich uitstrekt tot een cirkel, bekend als een accretieschijf, onthult waar het object zich bevindt.
Je vraagt je misschien af wat er nieuw is in de bijgewerkte afbeelding van M87 als je hem vergelijkt met de oude. Er zijn echter significante verschillen.
“Omdat Sagittarius A* een veel kleiner zwart gat is – het is ongeveer duizend keer kleiner – verandert de ringstructuur op tijdschalen die duizend keer sneller zijn. Het is erg dynamisch. De ‘hotspots’ die je in de ring ziet bewegen van dag tot dag’, zegt dr. Ziri Younsi van University College London.
Dit kan worden afgeleid uit de berekeningen van het team van wat je zou zien als je jezelf in het centrum van ons Melkwegstelsel zou kunnen plaatsen en de situatie zou observeren met ogen die gevoelig zijn voor radiofrequenties.
Met een snelheid van 190.000 mph (ongeveer 300.000 km/s) wervelt het oververhitte, enthousiaste gas in de ring rond het superzware zwarte gat. De helderdere regio’s zijn hoogstwaarschijnlijk plaatsen waar materiaal naar ons toe stroomt en waar de lichtemissie wordt geactiveerd of “doppler-boost” wordt als resultaat.
Deze snelle variaties in de buurt van Sgr A* zijn een van de redenen waarom het zo lang heeft geduurd om een afbeelding van M 87 te maken. De interpretatie van de gegevens was veel moeilijker.
Daarentegen lijkt M 87, met zijn grotere omvang en afstand van 55 miljoen lichtjaar, statisch in vergelijking met M 64.
Wetenschappers gebruiken de bevindingen op deze foto al om hedendaagse zwaartekrachttheorieën te testen. Tot dusverre is wat ze hebben waargenomen volledig in overeenstemming met Einsteins algemene relativiteitsvergelijkingen, die hij voor het eerst publiceerde in 1915.
Al tientallen jaren weten we dat er een superzwaar zwart gat bestaat in het centrum van het Melkwegstelsel. Wat anders, dan een superzwaar zwart gat, zou krachten kunnen creëren die nabije sterren door de ruimte versnellen met snelheden van 24.000 km/s (ter vergelijking: onze zon reist rond het Melkwegstelsel met een rustige 230 kilometer per seconde of 140 mijl per uur) ?
Honderden sterren zullen met snelheden van honderdduizenden tot miljarden kilometers per uur om het superzware zwarte gat cirkelen. Ze zullen ook zoeken naar tekenen van geconcentreerde clusters van donkere materie, evenals naar aanwijzingen dat er enkele superzware zwarte gaten ter grootte van een ster in de regio zijn.
“Elke keer dat we een nieuwe faciliteit krijgen die een scherper beeld van het heelal kan maken, doen we ons best om het op het galactische centrum te trainen, en we leren onvermijdelijk iets fantastisch”, legt Dr Jessica Lu van de University of California, Berkeley, uit. VS, die de Webb-campagne zal leiden.
De bevindingen van de EHT-samenwerking worden gepubliceerd in een speciale editie van De astrofysische journaalbrieven. Wist je trouwens dat NASA van plan is het internationale ruimtestation te vernietigen?