Sterrenkundigen laten het onmogelijke zien: een zwart gat


Eigenlijk kan het niet. Een zwart gat is een hemelobject dat zo zwaar is, dat zelfs het licht er niet aan kan ontsnappen. Wie er een blik op werpt, ziet het ultieme duister. Het oneindige niets. Je zou een zwart gat ook niet kunnen bestuderen. Het geeft immers geen enkele informatie prijs.


Maar sterrenkundigen verzonnen een list. Om een zwart gat cirkelt ijl gas en wel met zo’n hoge snelheid, dat het miljarden graden heet wordt en licht uitzendt. Omdat een deel van het gas in het zwarte gat verdwijnt, verdwijnt ook een deel van het licht. En zo verraadt het gat zijn aanwezigheid: als een schaduw midden in die draaikolk. Die schaduw is het doelwit van de Event Horizon Telescope (EHT), een netwerk van acht radiotelescopen dat de ontdekking deed. Het gas geeft een radiosignaal af, dat de telescopen kunnen meten. Ze hadden eigenlijk twee zwarte gaten op het oog. Een in het centrum van de melkweg en een groter exemplaar, de M87. Van die laatste is nu beeld.


Relativiteitstheorie

Geen sterrenkundige twijfelt aan het bestaan van zwarte gaten. Ze worden voorspeld door de algemene relativiteitstheorie van Einstein en ze verraden hun aanwezigheid met hun enorme zwaartekracht waarmee ze de banen van sterren beïnvloeden. En toen drie jaar geleden voor het eerst zwaartekrachtgolven werden geregistreerd, toen werd gemeten dat de ruimte zelf trilde, kon dat alleen worden begrepen door aan te nemen dat twee zwarte gaten op elkaar waren gebotst. Toch was nog nooit een zwart gat gezien, tot vandaag.

De missie van de EHT was geen sinecure. Het radiosignaal is zwak, en zo groot is die schaduw niet. Het zwarte gat in de kern van de Melkweg is weliswaar vier miljoen zonnen zwaar, maar zijn waarnemingshorizon – de grens waarbinnen het licht niet meer kan ontsnappen – wordt geschat op ‘slechts’ 24 miljoen kilometer. Dat is, op een afstand van 26.000 lichtjaren, niet meer dan een speldenknop. Het zwarte gat op de foto is weliswaar duizend keer zo zwaar, maar staat ook duizend keer verder weg. Sterrenkundigen vergelijken het met het waarnemen van een sinaasappel die op de maan ligt.


Telescoop

Daar is een telescoop voor nodig, zo groot als de aarde zelf. Omdat die niet bestaat, zijn er acht telescopen ingeschakeld, die verspreid staan opgesteld. Op Antarctica staat er een, in Chili, Mexico en Spanje. Door deze telescopen heel precies te koppelen, zien zij samen net zo scherp als die fictieve grote kijker.

Die data zijn twee jaar geleden in vijf dagen verzameld. Een geweldige hoeveelheid data: als ze als muziek in een mp3-bestand waren opgeslagen, zou het 8000 jaar kosten om alles af te spelen. Twee jaar zijn de sterrenkundigen bezig geweest om de data te koppelen en te interpreteren. Nu hebben ze dus een beeld van het zwarte gat van sterrenstelsel M87. Het zwarte gat van de Melkweg bleek iets moeilijker; het radiosignaal daarvan wordt gedoofd doordat het door de schijf van de Melkweg moet reizen.

“Het zwarte gat is veranderd in een fysisch object dat we kunnen bestuderen”, zei Heino Falcke, hoogleraar radioastronomie aan de Nijmeegse Radboud Universiteit en één van de initiatiefnemers van de EHT. De vraag is: is het beeld scherp genoeg om te kunnen dromen over de volgende stap? Wat gebeurt er met het licht vlak voordat het in het zwarte gat verdwijnt? Als zijn gedrag daar verandert, leert het hoe de relativiteitstheorie moet worden aangepast.


Blog Trouw, 10-04-2019 (Joep Engels)

Bijgesloten Plaatje(s)