Onderzoekers die aan de Event Horizon Telescope (EHT) werken, hebben een scherpe ring van licht gezien, gecreëerd door fotonen die rond de achterkant van een superzwaar zwart gat racen. De waarneming bevestigt een voorspelling van Einsteins algemene relativiteitstheorie en werpt meer licht op de massa van het zwarte gat en de krachtige materiaalstraal die uitgaat van het superzware object.
De EHT is een wereldwijde reeks radiotelescopen, die in combinatie een opening hebben die groot genoeg is om de directe omgeving van superzware zwarte gaten op te lossen. In 2019 produceerden EHT-wetenschappers de allereerste afbeelding van de gloeiende schijf van gas en "schaduw" rond het superzware zwarte gat M87*. Dit object bevindt zich in het hart van het Messier 87-sterrenstelsel en zou ongeveer 7 miljard keer massiever zijn dan de zon. De EHT werd vervolgens gericht op het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg en een afbeelding van de schijf en schaduw van dat object werd eerder dit jaar uitgebracht.
Nu EHT-onderzoekers onder leiding van Avery Broderick van het Canadese Perimeter Institute for Theoretical Physics en de Universiteit van Waterloo hebben hun waarnemingen van M 87* opnieuw bekeken op zoek naar een scherpe lichtring die wordt gecreëerd door fotonen die een halve baan rond de achterkant van het zwarte gat maken voordat ze naar de aarde reizen. Deze ring wordt voorspeld door algemeen relativistische magnetohydrodynamische simulaties van het gebied rond M 87*, maar kon niet worden gezien vanwege de heldere schijf van diffuus licht gecreëerd door fotonen die rechtstreeks naar de aarde reizen.
Vuurvliegjes zien
"We hebben het zoeklicht uitgedaan om de vuurvliegjes te zien", zegt Broderick, en hij voegt eraan toe: "We hebben iets diepgaands kunnen doen - een fundamentele handtekening van de zwaartekracht rond een zwart gat oplossen". Het team deed dit met behulp van een nieuw beeldalgoritme dat ze hebben toegevoegd THEMIS – een analysekader dat onderzoekers helpt EHT-waarnemingen te begrijpen.
Teamlid Hung-Yi Pu van de National Taiwan Normal University zegt dat het nieuwe algoritme de samenwerking in staat stelt om elementen van een EHT-beeld "af te pellen", zodat "de omgeving rond het zwarte gat dan duidelijk kan worden onthuld".
Een telescoop ter grootte van een planeet bouwen
Naast het observeren van de fotonenring, vond het team bewijs voor een krachtige roterende straal materiaal die uit het gebied van het zwarte gat werd uitgestoten. De laatste waarneming bevestigt de theoretische voorspelling dat de rotatie van het zwarte gat een krachtige uitstroom van materiaal veroorzaakt. Deze laatste analyse, gecombineerd met eerdere waarnemingen, heeft het team ook in staat gesteld om de beste waarde tot nu toe te geven voor de massa van M87*, met een gewicht van 7.13 ± 0.39 miljard zonsmassa's.
De theorie voorspelt dat er meer ringen zouden moeten zijn rond M 87*, die elk overeenkomen met fotonen die verschillende banen rond het zwarte gat maken. Het team is van mening dat het zijn analyse moet kunnen verfijnen om nog minstens één van deze ringen te zien.
Het onderzoek is beschreven in The Astrophysical Journal.
