gov-civil-vilareal.ptWat is het laatste dat je zou zien als je in een zwart gat viel?
>In april 2019, astronomen vrijgegeven en geweldig afbeelding van een superzwaar zwart gat in het centrum van het sterrenstelsel M87 . Het was de opname met de hoogste resolutie van een zwart gat ooit gemaakt, en toonde een griezelig gloeiende pluizige ring van materiaal met een donkere vlek in het midden. Dat was niet het zwarte gat zelf, maar in zekere zin is het dat wel schaduw ; het grotere volume van de ruimte eromheen waar geen enkele baan stabiel is, en zelfs het licht zelf valt uiteindelijk in de oneindig diepe put.
Het allereerste beeld van de 'schaduw' van een superzwaar zwart gat. Dit toont het gebied rond een zwart gat met een massa van 6,5 miljard keer die van de zon, op 55 miljoen lichtjaar afstand van de aarde in de kern van het sterrenstelsel M87. Credit: NSF
Hoe cool dat beeld ook is, het is om twee redenen wazig. Een daarvan is dat ondanks de Event Horizon-telescoop (zoals de array wordt genoemd die de waarnemingen heeft gedaan) door de krachten van telescopen letterlijk over de hele wereld te combineren, is de resolutie gewoon niet hoog genoeg om veel details te zien - van 55 miljoen lichtjaren verwijderd, lijkt zelfs een groot zwart gat vrij klein. De andere is dat de belichtingstijden lang waren, dus alle kenmerken zoals klodders gas die rond het zwarte gat wervelden, werden vervaagd.
Wat zou een veel een hogere resolutie snapshot van dat zwarte gat eruit ziet?
Een team van astronomen en natuurkundigen besloot dit probleem aan te pakken . Met behulp van Einsteins vergelijkingen voor algemene relativiteitstheorie, die bepalen hoe ruimte en licht zich in de buurt van een zwart gat gedragen, creëerden ze een reeks afbeeldingen om te onderzoeken hoe het eruit zou zien van een afstand.
De resultaten zijn extreem cool :
Een simulatie van hoe het zwarte gat in het centrum van het sterrenstelsel M87 eruit zou zien als het licht eromheen buigt. Onder: Snapshots van het licht rond het zwarte gat op verschillende tijdstippen. Boven: een compositie van alle snapshots bij elkaar opgeteld, die laat zien wat de Event Horizon Telescope zag in de historische afbeelding van 2019. Credit: Aangepast van Johnson et al.
Wauw. Wat betekent dit?
De onderste rij afbeeldingen zijn drie afzonderlijke snapshots die zijn gemaakt met behulp van hun simulatie, waarbij de fysieke eigenschappen van het zwarte gat die van het echte zwarte gat nabootsen. Ze gebruikten bijvoorbeeld een massa van 6,2 miljard zonsmassa's, een kijkhoek die overeenkomt met die van M 87, en de hoeveelheid materiaal die eromheen wervelt in een platte schijf die een accretieschijf wordt genoemd (berekend met behulp van infraroodwaarnemingen van dat materiaal). De schaal is ongelooflijk klein; 50 μas = 50 microboogseconden, waarbij één boogseconde ongeveer zo groot is als een Amerikaans kwartaal op een afstand van meer dan 5 kilometer. Dus dit is letterlijk alsof je een ziet bacterie op dat kwartaal.
De bovenste afbeelding toont een combinatie van verschillende snapshots om te laten zien wat de werkelijke Event Horizon-telescoop zou hebben gezien bij een langere belichtingstijd als deze een oneindige resolutie had. Je krijgt een heldere ring, een beetje asymmetrisch, waar wat licht van binnen en van buiten komt, en die gapende zwarte leegte in het midden.
Dus wat betekent dit?
Zou het mogelijk zijn om een echt beeld te krijgen van een zwart gat dat meer op deze sim lijkt? Eigenlijk ja! Een manier zou zijn om radiotelescopen de ruimte in te lanceren, waardoor de basislijn van de array wordt vergroot. Hoe verder uw telescopen van elkaar verwijderd zijn, hoe hoger de resolutie. Het probleem hiermee is dat radiotelescopen groot moeten zijn, tientallen meters breed in het algemeen, zo niet meer, en iets van die omvang in de ruimte krijgen is niet eenvoudig. Ik vraag me af of we dat de komende decennia zullen kunnen doen? Misschien zelfs wat bouwen op de maan, rustend in kraters van vergelijkbare grootte die ze nestelen voor stabiliteit... Als we konden, zouden we beelden krijgen die wedijveren met de uitvoer van deze berekening.
Tot die tijd kunnen we echter werken met wat we hebben, en dat is nog steeds behoorlijk goed. We leren veel over wat je zou zien als je in een zwart gat zou vallen. Je zou het niet zien voor lang - je zou in de buurt van de lichtsnelheid komen als je zo dichtbij kwam - en je zou waarschijnlijk bezig zijn om aan flarden te worden gescheurd door de zwaartekracht en getijden en hoe dan ook gebakken door de hoogenergetische straling. Maar toch, best gaaf.
