NASA's James Webb Telescoop Samen met EHT voor Imaging van Melkweg's Supermassieve Zwart Gat

Op geïsoleerde bergtoppen over de planeet wachten wetenschappers op het bericht dat vanavond de nacht is. De complexe coördinatie tussen tientallen telescopen op de grond en in de ruimte is voltooid, het weer is helder, technische problemen zijn opgelost – de metaforische sterren zijn uitgelijnd. Het is tijd om te kijken naar het supermassieve zwarte gat in het hart van onze Melkwegsterrenstelsel.

Planning als "Sudoku"

Deze "planning Sudoku", zoals de astronomen het noemen, gebeurt elke dag van een waarnemingscampagne door de Event Horizon Telescope (EHT) samenwerking, en ze zullen binnenkort een nieuwe speler moeten meerekenen; NASA's James Webb Ruimtelescoop zal zich bij de inspanning voegen. Tijdens Webb's eerste reeks waarnemingen zullen astronomen de infrarood-beeldvormingskracht gebruiken om enkele van de unieke en aanhoudende uitdagingen aan te pakken die het Melkwegzwarte gat, genaamd Sagittarius A* (Sgr A*; de asterisk wordt uitgesproken als "ster"), met zich meebrengt.

Eerdere EHT Waarnemingen

In 2017 gebruikte EHT de gecombineerde beeldvormingskracht van acht radiotelescoopfaciliteiten over de planeet om het historische eerste beeld van het gebied direct omringend een supermassief zwart gat vast te leggen, in de sterrenstelsel M87. Sgr A* is dichterbij maar zwakker dan M87's zwarte gat, en unieke flitserende flares in het omringende materiaal veranderen het lichtpatroon op een uurbasis, wat uitdagingen voor astronomen met zich meebrengt.

"Onze sterrenstelsel's supermassieve zwarte gat is de enige die bekend is om dit soort flaring te hebben, en hoewel dat het vastleggen van een beeld van het gebied erg moeilijk heeft gemaakt, maakt het Sagittarius A* nog wetenschappelijk interessanter," zei astronoom Farhad Yusef-Zadeh, professor aan Northwestern University en principal investigator op het Webb-programma om Sgr A* te observeren.

Voordeel van Webb's Infrarood Waarnemingen

De flares zijn te wijten aan de tijdelijke maar intense versnelling van deeltjes rond het zwarte gat tot veel hogere energien, met bijbehorende lichtemissie. Een groot voordeel van het observeren van Sgr A* met Webb is de capaciteit om data in twee infraroodgolflengtes (F210M en F480M) simultaan en continu vast te leggen, vanaf de telescooplocatie buiten de maan. Webb zal een ononderbroken zicht hebben, waarnemend cycli van flaring en rust die het EHT-team kan gebruiken als referentie met hun eigen data, wat resulteert in een schoner beeld.

Wetenschappelijke Implicaties

De bron of het mechanisme dat Sgr A*'s flares veroorzaakt, is heftig gedebatteerd. Antwoorden over hoe Sgr A*'s flares beginnen, pieken, en verdampen, kunnen verstrekkende implicaties hebben voor de toekomstige studie van zwarte gaten, evenals deeltjes- en plasmafysica, en zelfs zonneflares.

Zwarte gaten, voorspeld door Albert Einstein als onderdeel van zijn algemene relativiteitstheorie, zijn in een zin het tegenovergestelde van wat hun naam impliceert – eerder dan een lege gat in de ruimte, zijn zwarte gaten de meest dichte, dicht gepakte regio's van materie bekend. Een zwart gat's zwaartekrachtveld is zo sterk dat het het weefsel van de ruimte om zich heen buigt, en elk materiaal dat te dichtbij komt is daar voor altijd gebonden, samen met elk licht dat het materiaal emiteert. Dit is waarom zwarte gaten "zwart" lijken. Elk licht gedetecteerd door telescopen is niet eigenlijk van het zwarte gat zelf, maar het gebied eromheen. Wetenschappers noemen de uiterste binnenrand van dat licht de gebeurtenishorizon, waar de EHT-samenwerking zijn naam vandaan haalt.

De EHT-afbeelding van M87 was het eerste directe visuele bewijs dat Einstein's zwarte gat voorspelling correct was. Zwarte gaten blijven een proefgrond voor Einstein's theorie, en wetenschappers hopen dat zorgvuldig geplande multi-golflengte waarnemingen van Sgr A* door EHT, Webb, Röntgen, en andere observatoria de foutmarge op algemene relativiteitsberekeningen zullen vernauwen, of misschien wijzen op nieuwe domeinen van fysica die we momenteel niet begrijpen.