Eindelijk is-ie er: de eerste foto van een zwart gat

Acht ruimteobservatoria over de hele wereld stemden hun radiotelescopen in april 2017 een week lang op elkaar af om samen het object vast te kunnen leggen. Het project heeft de naam Event Horizon Telescope (EHT). Strikt genomen is het niet het zwarte gat dat op de foto staat, maar de schaduw ervan. Een zwart gat zendt immers geen licht uit en kun je dus ook niet zien.

Zwaar als de zon

Op de foto staat het zwarte gat in het centrum van Messier 87, een zwaar sterrenstelsel in de Virgocluster. Dit zwarte gat staat op een afstand van 55 miljoen lichtjaar van de aarde en is 6,5 miljard keer zo zwaar als onze zon. Een zwart gat oefent extreme invloed uit op zijn omgeving. Het kromt de ruimtetijd en verhit omringend materiaal tot superhoge temperaturen.

Heino Falcke, hoogleraar astrodeeltjesfysica en radioastronomie aan de Radboud Universiteit, is de voorzitter van de wetenschappelijke raad van de EHT en stond aan de wieg van het idee om met een telescopennetwerk een zwart gat te fotograferen.

Eigenschappen

"Als het zwarte gat zich bevindt in een helder gebied, zoals een schijf van gloeiend gas, verwachten we dat het een donker gebied, vergelijkbaar met een schaduw, creëert. Wij hebben de foto ook vergeleken met supercomputersimulaties van verschillende modellen van zwarte gaten. Deze simulaties sluiten verrassend goed aan op de waarnemingen en maken het mogelijk om de eigenschappen van het zwarte gat te bepalen."

Heel precies

Hoe groter een radiotelescoop is, hoe scherper je ermee kunt kijken, zegt wetenschapsjournalist Govert Schilling. "Maar om een zwart gat te onderzoeken op zo'n enorme afstand, daar zou je een telescoop voor nodig hebben die net zo groot is als de aarde."

Zo'n grote telescoop bestaat niet, maar hetzelfde effect kan worden bereikt door zoveel mogelijk radiotelescopen op hetzelfde moment te laten kijken. "Dat moet heel nauwkeurig gebeuren. De telescopen worden gelijkgesteld met behulp van een atoomklok", zegt Schilling. "Ook de afstanden tussen de telescopen moet heel precies bekend zijn."

Schaduw

Dat alles is nu gelukt met acht observatoria in onder andere Chili en op de Zuidpool. De waarnemingen hebben een enorme brij aan data opgeleverd die wetenschappers de afgelopen twee jaar hebben bestudeerd.

Ze vergeleken daarbij onder meer of het contrast en de grootte van de schaduw van het zwarte gat langere tijd gelijk bleven. 

Theorie

"Dit is wel een belangrijke mijlpaal", zegt Schilling. "De zwarte gaten zelf konden we niet zien, maar de effecten die ze veroorzaken wel. En een paar jaar geleden werden zwaartekrachtgolven ontdekt: de energie die vrijkomt als twee zwarte gaten op elkaar botsen."

De foto zou - in de toekomst - meer duidelijkheid kunnen geven over de werking van zwaartekracht en daarmee over de twee belangrijkste natuurkundige theorieën in onze wereld: de relativiteitstheorie van Einstein en de quantumfysica. 

Veel massa

Die twee theorieën bijten elkaar nogal. Dat hoeft niet problematisch te zijn, want elke theorie werkt voor haar eigen gebied. Pas als je op een heel kleine schaal, heel sterke zwaartekracht hebt, botsen de twee. Bij een zwart gat is dat het geval: daarin is de zwaartekracht zo sterk dat alle materie in elkaar wordt geperst en dus heel klein wordt maar wel heel veel massa heeft.

De hoop is nu dat de foto van het zwarte gat in de toekomst meer duidelijkheid biedt over welke van de twee theorieën zou moeten worden aangepast. "Dat is spannend, want als we daarachter komen, zouden we ook weten wat er tijdens de oerknal gebeurde", zegt Schilling. "Dat is hetzelfde principe."