21 november 2019

Hoe de eerste foto van een zwart gat tot stand kwam

Raquel Fraga-Encinas bij sterrenkundevereniging Chr. Huygens

Afgelopen vrijdag (1 november) was Raquel Fraga-Encinas te gast bij sterrenkundevereniging Chr. Huygens in Papendrecht om daar een lezing te geven over de allereerste foto van een zwart gat. Dat ging over de (inmiddels) beroemde foto van het zwarte gat in het centrum van het elliptische sterrenstelsel M87, het zwarte gat M87* (alias Powehi), die met de Even Horizon Telescope (EHT) gemaakt is. Het was voor mij een druk weekend (o.a. halve marathon zondag van de Drechtstedenloop in de druilerige regen), dus vandaar dat ik er nu pas toe kom kort verslag te doen van de lezing.

Dé eerste foto van zwart gat, M87*, gemaakt met de EHT. (c) EHT Collaboration.

De EHT is een radiotelescoop, die feitelijk bestaat uit acht over de gehele wereld verspreid staande telescopen1 , werkend volgens het principe van de Very Long Baseline Interferometry (VLBI). Zoals Fraga in haar zeer boeiende lezing schetste is de ‘aperture synthesis’, die gebruikt wordt bij de VLBI, ontwikkeld door de Britse radiosterrenkundige Martin Ryle. Het is een techniek die niet alleen in de sterrenkunde wordt toegepast, maar ook in andere sectoren, zoals de medische wereld bij tomografie en CAT scanning.

Fraga is sterrenkundige bij de Radboud Universiteit, waar ze werkt in het team van Heino Falcke, die één van de initiatiefnemers is geweest van de EHT. Het team achter de EHT is een samenwerkingsverband van meer dan 300 sterrenkundigen2 en op 10 april dit jaar maakten ze via verschillende persconferenties, die tegelijk werden gehouden, hun eerste resultaat bekend, een foto van de fotonengordel rond de waarnemingshorizon van het superzware zwarte gat en van de schaduw van die horizon van het 6,5 miljard zonsmassa zware zwarte gat M87*.  Die foto kwam niet zo maar tot stand en het duurde ná de vijf opnamedagen in 2017 meer dan een jaar hard werken van correleren en calibreren van de verzamelde data (zie afbeelding hieronder).

Credit: Siggraph.

 

Dat op 10 april géén foto werd gepresenteerd van het superzware zwarte gat Sgr A* in het centrum van ons Melkwegstelsel, maar wel van het zwarte gat M87, kwam best wel als een verrassing voor velen, een verrassing die ook heel lang en heel goed geheim is gehouden door de 347 EHT-wetenschappers. Fraga legde uit waarom het M87* werd die als eerste werd gefotografeerd en niet Sgr A*. Dat kwam door het grillige karakter van Sgr A*, die zo dichtbij ons staat (27.000 lichtjaar versus 55 miljoen lichtjaar voor M87), dat alle activiteit in z’n omgeving tot veel meer ‘fuzzyness’ leidt, wazige, blurred foto’s. Dat men nu bezig is om van Sgr A geen foto te maken, maar een video, was al eerder bekend, maar Fraga wilde geen enkel tipje van de sluier daarover oplichten – niet echt verrassend, haha…

Raquel Fraga-Encinas bij sterrenkundevereniging Chr. Huygens

Afijn, alle details van de lezing zal hier verder niet geven, maar laat ik afsluiten met de melding dat ik het een zeer leerzame en boeiende lezing vond. Als de foto/video van Sgr A* gepubliceerd is (hetgeen in ieder geval dit jaar niet zal gebeuren, verzekerde Fraga ons) dan zullen we haar weer vragen een lezing daarover te verzorgen.

  1. Dat zijn de Submillimeter Telescope in Arizona, het Atacama Large Millimeter Array en het Atacama Pathfinder Experiment in Chili, het Submillimeter Array en de James Clerk Maxwell Telescope in Hawaï, de Large Millimeter Telescope in Mexico, de South Pole Telescope op de Zuidpool, en de IRAM 30m telescope in Spanje. []
  2. … die afgelopen weekend in de VS de 2020 Breakthrough Prize in Fundamental Physics uitgereikt kregen. []

Comments

  1. Etienne Durinck zegt

    Ik heb een vraag waar ik in feite nergens iets over te lezen krijg. Wij hebben onze zon waar planeten ronddraaien. Is de snelheid waarmee deze planeten rond onze zon draaien identiek of zijn hier kleine of zelfs grote verschillen in ? En rechtstreeks in verband hiermee; wat weten we in feite met zekerheid over de snelheid waarmee planeten rond andere zonnen draaien ? Zouden daar niet eens heel grote verschillen kunnen in zijn ? Wel een cruciale vraag om de afstand van een planeet tot zijn zon te bepalen. Denk ik toch.

  2. Het antwoord van jouw vraag vind je hier:
    https://nl.wikipedia.org/wiki/Wetten_van_Kepler

    • Etienne Durinck zegt

      Bedankt voor het antwoord. Maar dat de snelheid van iedere planeet waarmee ze rond haar zon draait zich zo maar laat berekenen met wat wiskundige formules ? Ik durf hieraan te twijfelen. Welke elementen zouden hier allemaal een rol kunnen in spelen ?

      • Het zijn niet zo maar wat wiskundige formules, ze zijn gegrondvest op de zwaartekrachtswetten van Newton. We kennen inmiddels meer dan 4000 exoplaneten en die gedragen zich allemaal exact conform die wetten.

        • Nico en Arie, niet álle baanberekeningen zijn gegrondvest op Kepler en Newton, Einstein maakte een verbeterde versie voor de uitzonderingen, zie o.a. de “rozet” baan van planeet Mercurius.

        • Etienne Durinck zegt

          Op wat kan men zich allemaal baseren om tot dit besluit te komen ? Er zou zelfs heel makkelijk ‘iets’ kunnen zijn dat hier een zeer belangrijke rol in speelt. Maar tot op heden voor de wetenschap onbekend is gebleven. Zolang het bij dat ene iets blijft natuurlijk.

          • Hoi Etienne, daar heb je precies de kern van de wetenschap te pakken: het onbekende.
            Altijd maar twijfelen of het wel klopt wat je weet. Je een beeld proberen te vormen van het onbekende, en proberen een methode te vinden om daar meer duidelijkheid over te krijgen. Dát is wetenschap.
            Als ik je een advies mag geven: kijk ook eens bij de Onbeslisbaarheidsstelling van Kurt Gödel en bij Caetextia. Oh ja, en quantummechanica is helemaal gebaseerd op ‘onzekerheid’, dat is wel zeker.

          • De enige maatstaf die telt bij dit soort ‘besluiten’ is de waarneming. Geen enkele waarneming mag in conflict zijn met de theorie. Noem mij één exoplaneet wiens baan niet in overeenstemming is met de wet van Newton én Einstein en de wet kan in de prullenbak.

  3. Etienne Durinck zegt

    Men ontdekt nieuwe planeten. En men ziet bijvoorbeeld dat zo’n nieuwe planeet om de 10 dagen voorbij haar zon ‘schuift’. Het enige wat men op dat ogenblik als exact element heeft om de afstand van die planeet tot haar zon te berekenen is die omlooptijd van die planeet rond haar zon. En hierbij gaat men dan verder de veronderstelde juistheden gaan aanwenden om de afstand van die planeet tot haar zon te berekenen. Eén foutje hierbij en ? Die planeet zou wel eens driemaal zo ver van haar planeet kunnen afstaan dan dat men heeft berekend. Tot hiertoe heeft men inderdaad nog nooit de juistheid van het veronderstelde kunnen toetsen aan de wekelijkheid. Misschien dat de exacte tijd die er verloopt wanneer de planeet voorbij haar zon schuift een betrouwbaar gegeven is. Maar dan zou men ook heel exact de diameter van deze zon moeten kunnen bepalen. En dan deze uitkomst vergelijken met de uitkomst van de klassieke berekening ?

    • Als de transitiemethode de enige manier is om meer over de eigenschappen van de exoplaneten te weten te komen geef ik je gelijk, dan weten we alleen de omlooptijd. Maar er zijn zoveel andere methodes om meer informatie over de exoplaneten te vergaren (radiële snelheden, dopplerverschuiving in spectrogrammen, directe waarneming,…) dat we veel meer weten over exoplaneten, massa, straal, omlooptijden, …. En dan kom ik weer met de vraag: noem mij één exoplaneet wiens baanelementen in strijd zijn met de wet van Newton en Einstein.

    • Je kan niet verwachten dat wetenschappers elk object in een baan om een ander object eerst individueel gaan testen op de wetten (!) van Newton/Kepler voordat je bereid bent ze te accepteren.

      En twijfel je wel echt? Want kijk, als ik een bal naar je toe gooi en je vangt ‘m, twijfel je dan aan de geldigheid van je vangst? Nee, waarom zou je? Je ving de bal. Nou, dat zijn dezelfde principes als die van Newton, die aan precies dezelfde wiskunde gehoorzamen als planeten. Wiskunde die jouw hersens weer gebruiken om te weten waar je je hand moet heen bewegen om de bal te onderscheppen. En je doet het zonder te merken dat je het doet.

      Als die wetten niet klopten, wat is dan het gevolg volgens jou? Wat moet er gebeuren om jouw vermoedens te bewijzen of ontkrachten?

  4. Etienne Durinck zegt

    Ik hou rekening met de mogelijkheid dat de berekeningen die men hierover maakt lang niet altijd representatief zijn. Omdat hier misschien elementen kunnen spelen die voor ons tot op de dag van vandaag onbekend zijn.

  5. Etienne, volgens mij denk je in zijn algemeenheid. Als je op zo’n algemeen niveau communiceert, moet je echter in staat zijn te vertrouwen op mensen. Kijk bijvoorbeeld naar de betrouwbaarheid van andere berichten. Zijn die onzinnig of juist met passie en beleid geformuleerd? Wil je afdalen naar details, dan moet je proberen die te benoemen. ‘Erin duiken’, heet dat. Dat vergt soms een studie van vele jaren.
    Of anders gezegd: wil je jaren van studie overslaan, dat zul je toch de kennis die andere mensen hebben verzameld, tot op zekere hoogte moeten vertrouwen.
    Wij mensen kunnen kennis accumuleren. Andere dieren kunnen dat niet, voor zover ik weet. Dieren weten alles uit eigen ondervinding, of door een ander dier af te kijken en na te doen. Maar wij mensen hebben het schrift en internet, en veel meer. Niet alles klopt, maar het is onmogelijk om elk detail te controleren. Een mens die dat toch noodzakelijk acht, zal niet ver komen. Je moet op je intuitie navigeren door de ingewikkelde werkelijkheid.

    • Etienne Durinck zegt

      Ik durf het aan om te twijfelen. Er is zelfs ooit eens een gek geweest die zei dat de wereld rond was.

      • Als je twijfeft om het twijfelen, ben je een gek.
        Als je twijfelt omdat je iets afwijkends ziet, lees: “meet” kun je een genie zijn.
        Aan jou de keus.
        A propos, die “gek” van de ronde aarde (de oude Grieken) kwamen ook tot inzicht door te meten.

      • Heel dapper van je, maar je hebt geen enkele objectieve basis voor zo’n twijfel. NicoW schrijft: “wil je jaren van studie overslaan, dat zul je toch de kennis die andere mensen hebben verzameld, tot op zekere hoogte moeten vertrouwen.”
        Dat is veel dapperder dan een subjectieve zelfoverschatting. “Ik durf te twijfelen”, hiermee zeg je dat dit jou bijzonder maakt. Dat dit je onderscheidt van de rest. Alsof anderen op dit forum/in de wetenschap dat niet durven ofzo. Ik vind dat een belachelijke manier van redeneren.

        Die gek die zei dat de wereld rond was, en jij die zegt “ik durf te twijfelen”, dat komt heel dicht bij een Galileo-gambiet. Het gaat zo: “Van Galileo zeiden ze dat hij ongelijk had, van mij zeggen ze dat ook, maar Galileo had wel gelijk, en dus ik ook.”
        Als je dat niet bedoelt, dan voegt die hele opmerking “Er is zelfs ooit eens een gek geweest die zei dat de wereld rond was” helemaal niets toe.

      • Olaf van Kooten zegt

        Geheel off-topic, maar er is nooit een gek geweest die zei dat de wereld rond was. Mensen weten al duizenden jaren dat de wereld rond is. Dacht je dat de Oude Grieken dat niet wisten? Reken maar van yes. Denk je dat Columbus twijfelde? Welnee, die WIST dat de wereld rond was. Ook de koning van Spanje wist dat. Ze wisten zelfs verrassend accuraat wat de omtrek van de wereld was. Vandaar dat de koning van Spanje aanvankelijk niets wou weten van het idee van Columbus. Zonder kennis van Amerika had die reis namelijk veel te lang geduurd om haalbaar te zijn. Dat was de échte reden.

  6. Enceladus Enceladus zegt

    @ Etienne Durinck:

    Het is eigenlijk heel simpel: zou een planeet in een bepaalde omloopbaan sneller gaan, dan vliegt die planeet uit zijn zonnestelsel, zou hij langzamer gaan, dan trekt zijn ster hem onverbiddelijk naar haar toe en gaat hij zijn ondergang tegemoet.

    Je mag best twijfelen, maar zolang je niet met bewijzen komt dat er planeten zijn die sneller (of langzamer) gaan dan ze zouden moeten gaan, en je ook niet met berekeningen kunt aantonen dat het mogelijk is, ben je of een dromer of een HTK-astronoom of een charlatan.

    Verder sluit ik me aan bij Arie’s oproep: “Noem mij één exoplaneet wiens baanelementen in strijd zijn met de wet van Newton en Einstein.”

    Groet,
    Gert (Enceladus)

    • Laat ik voorop stellen dat ik niet een dergelijk voorbeeld ken, maar stel…

      … stel dat er een planeet gevonden zou worden die in een bepaalde loopbaan een andere snelheid heeft dat je van Newton en Einstein zou mogen verwachten….
      … dan zou dat – indien het een stabiele loopbaan is – kunnen duiden op nieuwe natuurkunde.
      Wellicht zou er een 5e Fundamentele Natuurkracht gevonden kunnen worden. 😕
      https://nl.wikipedia.org/wiki/Fundamentele_natuurkracht

      En hoe interessant zou dat zijn. 🙂

      Groet, Paul 😉

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: