Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Astronomen willen met ruimtetelescopen scherpere foto's maken van zwarte gaten

Wetenschappers van de Radboud-universiteit willen twee of drie radiotelescopen in een baan om de aarde plaatsen. Dat moet afbeeldingen van zwarte gaten opleveren met een hogere resolutie dan de eerste afbeelding van een zwart gat, die in april werd getoond.

Wetenschapper Freek Roelofs, onderdeel van de afdeling astrofysica van de Radboud-universiteit en hoofdauteur van het conceptonderzoek, zegt in een toelichting aan Tweakers dat het nodig is om de ruimte in te gaan voor het verhogen van de resolutie met meer dan een factor vijf. Daarmee moeten veel meer details zichtbaar worden, zodat er betere informatie is om de relativiteitstheorie van Einstein te kunnen testen. Kleine afwijkingen van Einsteins theorie zouden met de hogere resolutie zichtbaar moeten worden.

Of er bij het zogeheten Event Horizon Imager-project twee of drie satellieten in een baan om de aarde moeten worden gebracht, is nog niet duidelijk. Een eventuele planning met een duidelijk schema is er ook nog niet. Momenteel wordt er samen met de ESA gekeken naar de haalbaarheid. Roelofs zegt dat er gedacht moet worden aan een periode ergens na 2030. Voor het slagen van het project is het onder meer cruciaal dat de positie en snelheid van de satellieten heel accuraat kunnen worden bepaald. De wetenschappers denken dat dit vanuit technisch oogpunt haalbaar is.

Vorige maand hebben astronomen van de Event Horizon Telescope, een wereldwijd samenwerkingsverband met een netwerk van radiotelescopen, de eerste afbeelding van een zwart gat getoond. Daarin hadden wetenschappers van de Radboud-universiteit een belangrijk aandeel. Toen werd aangegeven dat er al plannen zijn om in de toekomst nog scherpere beelden te maken. Daartoe is er het plan om een millimetertelescoop in Afrika te bouwen en daarvoor hebben al meerdere partijen interesse getoond. Het gaat dus om een uitbreiding van het aantal radiotelescopen in het netwerk. Roelofs licht toe dat dat aardse project gewoon doorgaat en dus losstaat van het concept om radiotelescopen in de ruimte te brengen.

Volgens het plan worden er twee of drie satellieten in een middelhoge, cirkelvormige baan om de aarde geplaatst. Het gaat hierbij om schotels van maximaal 4,4 meter. Roelofs legt uit dat die diameter bewust is gekozen, omdat de satellieten dan net in een Ariane 6-raket passen. In het geval van drie satellieten wordt de diameter per schotel 4 meter, omdat 4,4 meter-schotels niet zouden passen in het geval van drie radiotelescopen. Volgens Roelofs is het opvouwen en in de ruimte uitklappen van de telescopen, zoals dat bijvoorbeeld bij de James Webb-telescoop in 2021 moet gaat gebeuren, geen optie. Dat heeft in theorie het voordeel dat een grotere schotel mogelijk is, maar het heeft ook een belangrijk nadeel. Omdat er met hoge frequenties wordt gewerkt zou de kleinste afwijking al meteen problematisch zijn. Het risico op afwijkingen is een stuk groter bij een telescoop die in feite uit meerdere delen bestaat en in de ruimte nog heel precies uitgeklapt moet worden.

Een belangrijke reden om naast de uitbreiding van het aardse netwerk van radiotelescopen ook schotels in de ruimte te plaatsen, is het gebruik van hogere frequenties. Dat maakt de hogere resoluties mogelijk. Op aarde is dat lastig door de werking van de atmosfeer. Daar wordt een deel van de straling op hogere frequenties geblokkeerd, waardoor er een limiet zit aan de resolutie die kan worden gehaald. Daar komt bij dat de telescopen op aarde een vaste afstand tot elkaar hebben. Dat probleem speelt in de ruimte niet; de twee of drie telescopen worden op ietwat afwijkende banen om de aarde gebracht. Ze beginnen op hetzelfde punt maar er is een snelheidsverschil, waardoor de onderlinge afstand tot elkaar steeds groter wordt. Op die manier kunnen er zoveel mogelijk metingen worden verricht op verschillende afstanden tot elkaar.

In principe staan de ruimtetelescopen op zichzelf en dus staat het project los van de aardse radiotelescopen die voor het EHT zijn gebruikt. Heino Falcke, hoogleraar astrodeeltjesfysica en radioastronomie aan de Nijmeegse Radboud Universiteit, stelt echter dat een hybride-variant ook wordt overwogen, waarbij de ruimtetelescopen worden gecombineerd met de aardse radiotelescopen. Dat zou het mogelijk moeten maken om bewegende beelden van een zwart gat te produceren en wellicht is het zelfs mogelijk om meer en zwakkere bronnen te observeren, aldus Falcke. Het gaat dan bijvoorbeeld ook om Sagittarius A*, het zwarte gat in het centrum van het Melkwegstelsel. Deze is bewust niet in beeld gebracht bij het EHT-project, omdat dit zwarte gat erg beweeglijk is in vergelijking met het in april getoonde zwarte gat M87*.

Bij het Event Horizon Telescope-project werd de enorme bak aan vergaarde data aangeleverd op harde schijven, wat door supercomputers is verwerkt. In de ruimte is dat geen optie, dus worden er verbindingen gebruikt met lasers. De data wordt deels in de satellieten verwerkt, om vervolgens te worden doorgestraald naar de aarde via een laserlink.

De huidige conceptstudie is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Astronomy & Astrophyics, onder de titel Simulations of imaging the event horizon of Sagittarius A* from space.

Een simulatie die inzichtelijk maakt wat het verschil in resolutie zou opleveren als afbeeldingen van de Event Horizon Telescope (rechterkolom) worden vergeleken met afbeeldingen die zijn gemaakt door toepassing van hogere radiofrequenties (linkerkolom), zoals bij de ruimtetelescopen van de Event Horizon Imager het geval zal zijn. Het gaat hierbij om simulatieafbeeldingen van Sagittarius A*.

Door Joris Jansen

Nieuwsredacteur

07-05-2019 • 13:57

68 Linkedin Google+

Submitter: hgkertjed

Reacties (68)

Wijzig sortering
Als ze nu beginnen met ontwikkelen en 2030 willen lanceren kunnen ze misschien wel grotere diameters ontwerpen.

Tegen die tijd moeten de New Glenn (Blue Origin) en Starship (SpaceX) ook al vliegen.

Die hebben een diameter van respectievelijk 7 en 9 meter.

Starship zal tegen die tijd zeker een proven lift vehicle zijn, alleen is de vraag of ze hun cargo-bay gaan aanpassen voor cargo-only lanceringen...
5,2m is de buitenkant van de nieuwste SpaceX fairing! Payload diameter is max 4,6m.

Afweging tussen lanceeropties en formaat speelt altijd mee. Volgens mij past er net geen 4m op een Soyuz/Proton. Zonder op te zoeken gok ik dat ULA ergens tussen de 4,4 en 4,9m uitkomt. NASA kan momenteel exact 0 meter lanceren ;)
"Ja maar politiek is belangrijker dan de wetenschap en dus houd je je aan de zeer beperkte en veel duurdere oplossing die in het politieke straatje ast van de meest waarschijnlijke geldschieter."

Als je het zo bekijkt, past het eigenlijk absoluut niet in het politieke straatje. De EU wou toch zo graag groen, dan laten ze voor dit type lancering ook even een raket gebruiken die in elk geval nog voor het belangrijkste deel te hergebruiken is, op de brandstof na. In plaats van het bij een Ariane 6 raket te houden of een ander van dit soort type.
;)

[Reactie gewijzigd door SSDtje op 7 mei 2019 17:14]

NASA zette in de afgelopen 50 jaar echt niks van boosters terug op de grond om ze te hergebruiken, laat staan ergens op een droneship mijlenver van de kust.
Lekker jo - volgens mij snap je het ook niet helemaal hoe ver ze al gekomen zijn.
Huh? De spaceshuttle had herbruikbare boosters.

Volgens mij heb je niet door hoeveel onderzoek er al gedaan is in de ruimtevaart.

https://technology.nasa.gov/patent/DRC-TOPS-6
https://ntrs.nasa.gov/arc....nasa.gov/20170011137.pdf

Wat SpaceX doet is enorm indrukwekkend en ja ze hebben veel stappen gezet. Maar volgens mij besef je je niet hoe lang we op dit gebied stilgestaan hebben als mensheid. 40 jaar! SpaceX is een boel werk aan het herhalen van wat in de jaren 50-60-70 al een keer gedaan is. De techniek is nu anders, een heleboel spul moet opnieuw uitgevonden en getest worden.

Zie in het 2de PDF'je ook waar we in de jaren 80 +/- zouden zijn geweest als die budgetten niet zouden opdrogen. Hint, Mars.
dus jij telt alle mars , maan en asteroids missies en zelfs asteroid harvest missies, deepspace missies , alle space shuttle missies, en niet te vergeten alle satteliet missies in een keer niet meer mee.

Al die kennis en ervaring leid toch echt tot acties van bedrijven als space X en de missie projecten rond alpha century en mars etc.
Ben wel benieuwd naar de theorieën achter de zwarte gaten zit waardoor we hier een focus op leggen
Gaat om het grootste natuurwetenschappelijke raadsel van vandaag de dag: dat ene, wonderbaarlijke proces, waar we nog zo weinig van snappen, en wat zo direct verantwoordelijk is voor het bestaan van zwarte gaten: namelijk zwaartekracht. We hebben het nog niet weten te vangen in een unifying 'theory of everything', namelijk combineren van zwaartekracht met quantummechanische / snaar / snapikverdernietgoed theorieen. Dat is qua natuurkunde momenteel de holy grail of science. Als we dat beter snappen, leren we tegelijkertijd enorm veel over het ontstaan van het heelal, over het ontstaan van tijd, van ruimte, met andere woorden, over atomen.. Cruciaal en verreikend onderzoeksgebied.

En, om het wat simpeler te houden, het is het verifieren (toetsen) van een van de belangrijkere voorspellingen van Einstein. Alleen dat al maakt bijna elke investering de moeite waard. Zijn voorspellingen waren nogal earth-shattering, reduceerden klassieke mechanica (newton) tot leuk maar uiteindelijk niet-correct-gerommel in de marge, handig voor de praktijk, om het even boud te zeggen, en tot nu toe blijkt hij toch verdomd vaak gelijk te krijgen... Wat we leren over zwarte gaten kan heel makkelijk bepalen wat er over 100 jaar in de natuurkundeboekjes komt te staan. Het is beslissend voor de hele tak van wetenschap die natuurkunde heet, niet alleen voor astrofysica.

Het zijn prachtige en veelbelovende technieken. Vroeger was het de diameter van een telescoop die de boogresolutie / oplossend vermogen bepaalde. Toen kwamen er arrays op aarde, op een gebied. Toen gingen landen over de hele wereld samenwerken en bereikten we een virtuele diameter van 12.000 meter. Nu gaan we nog een stapje verder, en gebruiken we niet onze hele aarde als 1 gigantische telescoop, maar hangen we ook nog in de ruimte antennes/spiegels neer om de diameter nog meer op te krikken, om nog verder en scherper te kunnen kijken (de hubble is hier met zn 2,4 meter spiegeltje hier absoluut niets bij, qua oplossend vermogen).

Het doet me erg denken aan een Pulsar Timing Array, waarbij we ons hele sterrenstelsel als instrument gebruiken door naar minieme afwijkingen van de extreem regelmatig pulserende pulsars te kijken.

Govert Schilling heeft de theorie en de ontwikkeling van dit soort technieken schitterend uitgelegd in zijn boek Deining in de ruimtetijd.

[Reactie gewijzigd door Znorkus op 7 mei 2019 15:06]

[Einstein's] voorspellingen waren nogal earth-shattering, reduceerden klassieke mechanica (newton) tot leuk maar uiteindelijk niet-correct-gerommel in de marge
Ho ho, klassieke mechanica is niet incorrect, alleen onvolledig. Pak Einstein's formules, vul een Lorentz-factor van 1 in en... tada, daar zijn Newton's formules weer. Okee, strikt genomen heb je nooit een Lorentz-factor van exact 1, maar in het dagelijks leven zitten we er zo ontzettend dicht tegenaan dat het een prima benadering is. Het verschil in reistijd tussen rekenen met Newton of rekenen met Einstein, voor dingen op Aarde, dat is pas gerommel in de marge (denk aan, op zijn allerminst, tien cijfers achter de komma).
Toen gingen landen over de hele wereld samenwerken en bereikten we een virtuele diameter van 12.000 meter.
Zullen we daar 12.000 km van maken? :+
Nu gaan we nog een stapje verder, en gebruiken we niet onze hele aarde als 1 gigantische telescoop, maar hangen we ook nog in de ruimte antennes/spiegels neer om de diameter nog meer op te krikken
Hmm, ik denk niet dat dat echt het punt is. Als je het originele artikel bekijkt, dan zie je dat ook:
2. System setup
[..]
They propose launching satellites equipped with approximately threemeter reflectors into MEOs with radii of around ~ 14,000 km.
Weliswaar groter dan de radius van de Aarde, maar ook weer niet zo heel veel. De twee grootste voordelen zitten heel ergens anders. Ten eerste kun je in de ruimte waarnemen op frequenties die hier beneden door de atmosfeer geabsorbeerd zouden worden:
Observing at high frequencies is possible in space because there is no phase corruption or signal attenuation by the atmosphere. There are several reasons for increasing the observing frequency. Firstly, the angular resolution of the array increases with frequency as the baseline length measured in wavelengths increases. Secondly, the effect of interstellar scattering on the observed image (discussed in Sec. 3.2) will be considerably smaller.
Dat tweede deel kan ik niet voor je "vertalen", maar het eerste stuk betekent dat het effect van interferometrie niet zozeer afhangt van de afstand tussen je schotels gemeten in meters, maar van de afstand gemeten in golflengtes en met kortere golflengtes gaan er meer in een meter.

Ten tweede is de afstand tussen radiotelescopen op Aarde vast; je verplaatst ze niet zomaar even ten opzichte van elkaar (vertrouwen op continentale drift zou een mooie truc zijn, maar dat duurt veel te lang). Satellieten in een net iets andere baan bewegen echter continu ten opzichte van elkaar, zodat je je interferometrie kunt doen met een steeds wisselende afstand (en roterend ten opzichte van het object dat je waarneemt):
As the baseline between them constantly changes orientation as seen from a fixed source, the resulting uv-coverage will have the shape of a spiral, with a dense and isotropic sampling of the uv-plane, allowing for high-fidelity image reconstructions.
Omdat al het geld dat in deze soort projecten wordt gepompt niet verloren gaat, het levert vaak zelfs een veelvoud van de investering op.

En het percentage van al het geld in de wereld dat in wetenschap wordt gestoken is nog altijd relatief weinig ten opzichte van andere, in mijn ogen minder belangrijke, zaken.

Dat we onze eigen aarde naar de klote aan het helpen zijn is zeker waar, maar daar heeft dit bitter weinig mee te maken. Dit staat beter bekend als de appeal to worse problems, dat is een logische denkfout.

De reden dat mensen niet goed reageren op dit soort comments is omdat het een populistische reactie is, gebaseerd op slechte of ondoordachte argumenten.

[Reactie gewijzigd door mendax op 7 mei 2019 18:19]

Ja ooit was dat wel het geval, maar momenteel zit een hoop van die CO2 opgeslagen en zolang we die daar laten zitten in kool of olie, komt het niet vrij en in de atmosfeer. De CO2 in een stuk steenkool blijft rustig zitten zolang die een kilometer onder het oppervlak zit en niet verbrand. Op dat moment heeft het geen enkele invloed op de atmosfeer waar wij in leven. Het verschil zit hem in het feit dat maar een heel klein deel van de vegetatie die er nu is, uiteindelijk ook zonder het overgrote deel van de opgeslagen CO2 weer los te laten door het verotten, de bodem in verdwijnt. Voor precieze cijfers zal je even wat rond kunnen zoeken op google scholar maar als morgen een boom omwaait in het bos dan vergaat die voor het zeer overgrote deel weer en is er maar heel erg weinig CO2 opgeslagen. Dat de natuur al miljarden jaren bezig is heeft geresulteerd in een substantiele hoeveelheid, maar een boom die je opnieuw kan planten kan beter dienst doen als brandstof, zolang het alternatief kolen is. Perfect is het zeker niet, en ik zou er liever van af willen, maar zolang het alternatief kolen is, gooi het er dan maar bij. Lijkt me op de lange termijn in ieder geval een makkelijker op te lossen probleem dan kolen verbranden.

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.


OnePlus 7 Pro (8GB intern) Microsoft Xbox One S All-Digital Edition LG OLED C9 Google Pixel 3a XL FIFA 19 Samsung Galaxy S10 Sony PlayStation 5 E3 2019

Tweakers vormt samen met Tweakers Elect, Hardware.Info, Autotrack, Nationale Vacaturebank, Intermediair en Independer de Persgroep Online Services B.V.
Alle rechten voorbehouden © 1998 - 2019 Hosting door True