Even een zwart gat kieken 28 januari 2012 allesoversterrenkunde.nl

Aan het bestaan van zwarte gaten twijfelt bijna niemand meer. Nu nog gedetailleerd op de foto. Dat lukt straks met de Event Horizon Telescope.

Zwarte gaten zijn de eenvoud zelve. Het Facebook- of Twitter-profiel van een zwart gat somt maar drie eigenschappen op: massa, elektrische lading en hoeveelheid draaiing. Daarmee is een zwart gat volledig beschreven. Om met de befaamde natuurkundige John Wheeler te spreken: ‘Zwarte gaten hebben geen haar.’ Toch weet niemand precies hoe ze er uitzien. Daar komt binnenkort echter verandering in. Met een nieuwe, ‘virtuele’ telescoop moet over een paar jaar ook de profielfoto van een zwart gat worden gemaakt. Volgens ingewijden zou dat wel eens een Nobelprijs kunnen opleveren.

Radiosterrenkundige, astrodeeltjesfysicus en Spinoza-laureaat Heino Falcke van de Radboud Universiteit Nijmegen hoopt de buit in 2015 of 2016 binnen te hebben. ‘Maar eigenlijk moet je dat niet aan mij vragen,’ lacht hij. ‘In 2000, toen we voor het eerst publiceerden over het vastleggen van de ‘schaduw’ van een zwart gat, zei ik dat dat binnen tien jaar zou lukken. Blijkbaar ben ik niet zo goed in voorspellen.’ De virtuele Event Horizon Telescope (EHT) begint echter langzaam maar zeker steeds concretere vormen aan te nemen, en daarmee komt de portretopname van een zwart gat ook steeds dichterbij.

Het idee is simpel. Knoop grote schotelantennes over de hele wereld aan elkaar, en vang er de millimeterstraling mee op van het zwarte gat in de kern van het Melkwegstelsel, op 26.000 lichtjaar afstand van de aarde. Op die manier bereik je dezelfde beeldscherpte als met een denkbeeldige telescoop zo groot als de hele planeet. Het moet dan mogelijk zijn om de rand van het zwarte gat in beeld te brengen – de zogeheten gebeurtenishorizon (event horizon). Die vormt de begrenzing van het gebied waaruit zelfs geen licht meer kan ontstnappen, als gevolg van de extreem sterke zwaartekracht.

Falcke is net terug van een conferentie in Arizona waar tientallen radioastronomen enthousiast discussieerden over de nieuwste computersimulaties, de verwachte wetenschappelijke resultaten en de nog te nemen technische hobbels. ‘Er is nog niet echt een project,’ zegt hij. ‘We moeten de hele organisatiestructuur nog op poten zetten.’ En in de gaten houden dat de Verenigde Staten niet met het idee aan de haal gaan. Shep Doeleman van het Amerikaanse Haystack Observatory – kleinzoon van een Nederlander – is bijvoorbeeld hard in de weer met een kleinere groep collega’s. Falcke: ‘In Europa werden we een beetje overvallen door hun persbericht, vorige week. Daar wisten we niets van.’

Sterrenkundige Sera Markoff van de Universiteit van Amsterdam kan niet wachten op de detailplaatjes die met de Event Horizon Telescope gemaakt zullen worden. De afgelopen jaren heeft ze veel modelberekeningen uitgevoerd aan het zwarte gat in de Melkwegkern. Zo hoopt ze bijvoorbeeld te achterhalen waar de radio- en röntgenstraling uit de directe omgeving van het zwarte gat precies vandaan komt: gas dat naar binnen wordt gezogen, of bundels van energierijke deeltjes (‘jets’), of een compacte groep van afzonderlijke sterren. Nu is het nog een beetje giswerk, aldus Markoff, maar dat duurt hopelijk niet lang meer.

Dit jaar al gebruiken Markoff en haar collega’s de Amerikaanse röntgentelescoop Chandra voor een langdurige waarneemcampagne van in totaal vijf weken. ‘We verwachten een stuk of twintig uitbarstingen te zien,’ zegt ze, ‘evenveel als we in de afgelopen twaalf jaar hebben waargenomen.’ De hoop is om zo’n uitbarsting simultaan te bestuderen met een compleet leger van telescopen op de grond en in de ruimte. Inclusief een eenvoudige voorloper van de Event Horizon Telescope. Markoff: ‘De afgelopen week heb ik zo’n duizend e-mails uitgewisseld om alles op de rails te krijgen.’

Het belangrijskte wapenfeit van de EHT wordt echter het vastleggen van de ‘schaduw’ van een zwart gat – een donkere vlek die zich inktzwart aftekent tegen een achtergrond van gloeiend gas. Zo’n schaduw ontstaat door twee effecten, legt Falcke uit: binnen een bepaalde afstand van de gebeurtenishorizon vallen lichtdeeltjes spiraalsgewijs het zwarte gat in, en de zwaartekracht van het zwarte gat buigt licht van de achtergrond heel sterk af. Zo’n schaduwbeeld is het definitieve bewijs dat zwarte gaten echt bestaan, en dat ze zich gedragen zoals Einstein heeft voorspeld.

Maar de Event Horizon Telescope is er nog lang niet. ‘Er moet nog heel veel gebeuren voordat alle deelnemende radioschotels er klaar voor zijn,’ zegt Falcke. ‘Gelukkig ziet het er naar uit dat we vanaf 2015 ook ALMA kunnen inschakelen; de kans is groot dat dat voorstel wordt goedgekeurd.’ De 66 schotelantennes van ALMA (Atacama Large Millimeter Array) in Chili leveren een enorme toename van de gevoeligheid. Maar dan nog moet er de komende jaren veel gelobbyd worden. Later dit voorjaar is er een bijeenkomst van beoogde Europese partners; een nieuwe internationale conferentie staat voor 2014 op de agenda.

Het in beeld brengen van de horizon van een zwart gat is waarschijnlijk ‘Nobelprijswetenschap’, aldus Markoff. Volgens Falcke zet de Event Horizon Telescope de deur open naar precisie-onderzoek aan zwarte gaten. ‘De eerste waarneming van de schaduw van een zwart gat is natuurlijk een mijlpaal,’ zegt hij. ‘Maar daarna begint het pas echt.’

© Govert Schilling