het allereerste beeld van een zwart gat wordt vandaag vrijgegeven. Deze monumentale prestatie werd mede mogelijk gemaakt door belangrijke leiding en financiering van het Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA).De Event Horizon Telescope (EHT) is een wereldwijde reeks radiotelescopen met tientallen instellingen en honderden wetenschappers. De baanbrekende ontdekking door de EHT is een afbeelding van Messier 87 ’s (M87′ s) superzware zwarte gat in het centrum van de Virgo melkwegcluster, op 55 miljoen lichtjaar afstand. Dit zwarte gat bevat 6,5 miljard keer de massa van de zon op aarde.
zes artikelen worden vandaag gepubliceerd in het Astrophysical Journal Letters om dit baanbrekende resultaat te beschrijven.Het CFA (voorheen het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) is een samenwerking tussen het Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO) en het Harvard College Observatory.
” dit vervult onze droom om de eerste foto van een zwart gat te nemen,” zei Sheperd (Shep) S. Doeleman, de directeur van de EHT bij CfA. “We hebben nu toegang tot een kosmisch laboratorium van extreme zwaartekracht waar we Einsteins theorie van de algemene relativiteitstheorie kunnen testen en onze fundamentele veronderstellingen over ruimte en tijd kunnen uitdagen.”
zwarte gaten zijn extreem gecomprimeerde kosmische objecten die buitengewone hoeveelheden massa bevatten binnen een klein gebied. Deze massa wordt gehuld door een waarnemingshorizon, dat wil zeggen de grens waarboven niets—zelfs geen licht—kan ontsnappen aan de krachtige zwaartekracht van het zwarte gat.
de aanwezigheid van deze objecten beïnvloedt hun omgeving op extreme manieren, waaronder het kromtrekken van de ruimtetijd en het verhitten van het omringende materiaal tot honderden miljarden graden. De algemene relativiteit voorspelt dat een zwart gat een cirkelvormige schaduw zal werpen op dit heldere, gloeiende materiaal. De nieuw vrijgegeven afbeelding van M87 van de EHT onthult deze schaduw.”Decennialang hebben we bestudeerd hoe zwarte gaten materiaal inslikken en de harten van sterrenstelsels versterken,” zei Ramesh Narayan, professor aan de Harvard-universiteit en leider in EHT-theoriewerk. “Om eindelijk een zwart gat in actie te zien, het nabijgelegen licht buigend in een heldere ring, is een adembenemende bevestiging dat superzware zwarte gaten bestaan en overeenkomen met het uiterlijk dat wordt verwacht van onze simulaties.”
terwijl astronomen al vele jaren zwarte gaten bestuderen, vereist het maken van een beeld een nieuwe telescoop met ongekende resolutie, zodat het fijne details kan detecteren. Om dit te creëren, combineert de EHT de signalen van een array van acht bestaande telescopen over de hele wereld, waaronder de Submillimeter Array (SMA), gelegen op Maunakea in Hawai ‘ i. zoals CFA-ingenieur Jonathan Weintroub, legt uit: “de resolutie van de EHT hangt af van de scheiding tussen de telescopen, de zogenaamde baseline, evenals de korte millimeter radiogolflengten waargenomen. De beste resolutie in de EHT komt van de langste basislijn, die voor M87 strekt zich uit van Hawai ‘ i naar Spanje.”Weintroub, die co-coördineert de EHT Instrument Development Group, voegde eraan toe:” om de lange basislijn gevoeligheid te optimaliseren, waardoor detecties mogelijk, hebben we een gespecialiseerd systeem dat de signalen van alle beschikbare SMA gerechten op Maunakea samen voegt. In deze modus fungeert de SMA als één EHT-station.”
na het afzonderlijk registreren van de signalen bij alle acht telescopen, worden de gegevens naar een enkele locatie gevlogen om computationeel te worden gecombineerd tot wat zou worden gemeten door een telescoop ter grootte van de aarde. “De EHT registreert miljoenen gigabytes aan gegevens van veel telescopen die oorspronkelijk niet waren ontworpen om samen te werken,” zei Lindy Blackburn, die het EHT-team leidde voor gegevensverwerking en kalibratie. “We hebben meerdere routes ontwikkeld om de gegevens te verwerken en te kalibreren, met behulp van nieuwe algoritmen om de atmosfeer van de aarde computationeel te stabiliseren en om de signalen van alle locaties binnen een biljoenste van een seconde precies uit te lijnen.”
het omzetten van de EHT-gegevens in een afbeelding vereist het ontwikkelen van nieuwe methoden en procedures. “We waren niet klaar om onze beelden te publiceren totdat we ze op alle mogelijke manieren probeerden te breken,” zei Andrew Chael, een Harvard afgestudeerde student aan de CfA, die een nieuwe imaging software bibliotheek voor de EHT ontwikkelde. “Om onze resultaten te bevestigen, vergeleken we beelden tussen vier onafhankelijke groepen wetenschappers met behulp van drie verschillende beeldvormingsmethoden.”Deze tests werden ontworpen en geleid door Katie Bouman, een CfA postdoc die haar doctoraat behaalde in elektrotechniek en informatica. Bouman zei: “We zijn een smeltkroes van astronomen, natuurkundigen, wiskundigen en ingenieurs, en dat is wat nodig was om iets te bereiken dat ooit onmogelijk werd geacht.”
Michael Johnson, een CFA astrofysicus die lokale EHT science and imaging inspanningen leidt, is enthousiast voor de toekomst. “Ons beeld laat zien dat dit enorme zwarte gat—groot genoeg om het zonnestelsel te overspoelen—een straal verankert die tienduizenden lichtjaren uitstrekt. Het uitbreiden van de EHT kan films die de dynamiek van dit levende systeem onthullen, laten zien hoe de jet trekt zijn energie uit het zwarte gat.”
naast de hierboven genoemde, hebben vele anderen bij de CfA op talloze en onschatbare manieren bijgedragen. De volgende CFA wetenschappers en ingenieurs zijn coauteurs van alle zes de papers: Mislav Baloković, Lindy Blackburn, Katie Bouman, Roger Brissenden, Andrew Chael, Shep Doeleman, Joseph Farah, Mark Gurwell, David James, Michael Johnson, Garrett Keating, Jim Moran, Ramesh Narayan, Daniel Palumbo, Nimesh Patel, Dominic Pesce, Alexander W. Raymond, Jonathan Weintroub, Maciek Wielgus en Ken Young.
voor een lijst van biografieën voor CfA-wetenschappers die aan de EHT werken, zie https://www.cfa.harvard.edu/news/fe2019-01.
de EHT en veel van haar belangrijkste wetenschappers worden gefinancierd door een mix van publiek (d.w.z., belastingbetaler) bronnen zoals de National Science Foundation (NSF) en het Smithsonian evenals de vrijgevigheid van particuliere entiteiten zoals de Templeton Foundation en de Gordon and Betty Moore Foundation (GBMF). De NSF heeft gestage vooruitgang van de EHT over meer dan een decennium gefinancierd, en het Smithsonian, beheerd door SAO, heeft financiering verstrekt voor zeven jaar. Doeleman heeft subsidies van de NSF en ook van de GBMF en de John Templeton Foundation. De GBMF financierde belangrijke technische ontwikkelingen vanaf 2012 en was fundamenteel voor de opbouw van de SAO group.SAO is een van de 13 stakeholderinstituten voor de EHT-Raad en de CfA is gastheer van het Array Operations Center for EHT observations. Het SMA is een gezamenlijk project van het Smithsonian en het Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) in Taiwan. De Greenland Telescope, gefinancierd door ASIAA en SAO, sloot zich aan bij de EHT voor zijn tweede observatieronde in April 2018.
voor meer informatie over de EHT en dit baanbrekende resultaat, bezoek eventhorizontelescope.org en volg @ehtelescope op sociale media. De website voor de CfA, die is ingedeeld in zes onderzoek divisies tot de studie van de oorsprong, de evolutie en de uiteindelijke lot van het heelal, is cfa.harvard.edu.
De zes artikelen rapportage van deze resultaten in de Astrophysical Journal Letters zijn:
Papier I: in De Schaduw van de Superzwaar Zwart Gat
Papier II: Array en Instrumentatie
Papier III: Gegevens Verwerken en Kalibratie
Papier IV: Beeldvorming van het Centrale Superzwaar Zwart Gat
Papier V: Fysische Oorsprong van de Asymmetrische Ring
Papier VI: De schaduw en de massa van het centrale zwarte gat
