Heel de aarde zoomt in op het zwarte gat in de Melkweg

Na jaren van voorbereiding moet het tussen 5 en 14 april echt gaan gebeuren: de Event Horizon Telescope (EHT) gaat zijn eerste waarnemingen doen. De EHT is een virtuele telescoop, die bestaat uit acht elektronisch aan elkaar geschakelde, over de hele wereld verspreide radiotelescopen. In het netwerk zitten onder andere een grote telescoop in Spanje, in Chili en zelfs een telescoop op Antarctica.

Relatief klein

Eerste doelwit van de EHT is Sagittarius A*, het superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg, het sterrenstelsel waarin wij zelf wonen. Dit zwarte gat is eigenlijk nog een lichtgewicht (vier miljoen keer de massa van de zon) vergeleken met het tweede doel: het zwarte gat in het centrum van sterrenstelsel M87, dat misschien wel zes miljard keer zo zwaar is als de zon. Hoewel Sagittarius A* veel massa bevat, is het qua afmetingen heel klein, ongeveer zeventien keer zo groot als de zon, en het staat op een afstand van 30.000 lichtjaren. Dit betekent dat het veel te klein is om met één telescoop waar te nemen. Bovendien kan dat niet in zichtbaar licht, omdat dit door al het gas en stof rond het centrum wordt tegengehouden.

Heino Falcke, werkzaam aan de Radboud Universiteit in Nijmegen, bedacht jaren geleden dat het wél moest kunnen met een telescoop die millimeterstraling detecteert, het soort straling dat in scanners op vliegvelden door je kleren heen kijkt. En dan was er nog een lastige detail: slechts een telescoopschotel zo groot als de aarde zou voldoende scherp kunnen zien om een foto van het zwarte gat te maken. Maar dat is ook te ondervangen met VLBI (zie ook kader onderaan). VLBI houdt in dat je een netwerk van telescopen digitaal zodanig aan elkaar schakelt, dat ze in sommige opzichten functioneren als één telescoop die net zo groot is als het hele netwerk.

Dankbaar

Dat de EHT het zwarte gat in de Melkweg kan zien, is volgens Falcke een zeer gelukkige samenloop van omstandigheden. De golflengte van de radiostraling die door al het gas tussen de sterren heen kan dringen is net klein genoeg, en de aarde net groot genoeg, om een zwart gat van deze grootte en op deze afstand nog net te kunnen onderscheiden. Geen Intelligent Design, stelt Falcke, die gelovig is (en naast astronoom zelfs lekenprediker in zijn kerk): “Maar je mag wel dankbaar zijn.”

Als op alle locaties het weer meewerkt, wil men twee nachten opnamen maken van Sagittarius A*, en twee nachten van onder meer M87. En als het allemaal lukt, wat voor foto gaan we dan zien? Falcke: “Het zwarte gat zelf is maar twee pixels breed. Maar eigenlijk levert zo’n netwerk van telescopen geen foto met afzonderlijke pixels op. Het lijkt meer op een heel sterk gecomprimeerd JPEG-plaatje van het zwarte gat en zijn omgeving.” Het zal nog wel tot volgend jaar duren eer het EHT-team met de eerste resultaten naar buiten komt. Sowieso komen de data van de telescoop in Antarctica pas in oktober of november binnen.

Relativiteitstheorie

Deze eerste opname is in ieder geval het begin van een jarenlange waarnemingscampagne, waarin men Sagittarius A* en andere superzware zwarte gaten steeds scherper in beeld hoopt te krijgen. Als we voor het eerst echt kunnen zien wat er gebeurt in de razendsnel roterende schijf materie rond een zwart gat, is dat een nieuwe test voor Einsteins algemene relativiteitstheorie.

Eigenlijk begrijpen astronomen en fysici nog nauwelijks hoe de enorme jets (straalstromen) ontstaan die superzware zwarte gaten langs hun rotatieas uitspuwen. Het zou kunnen, dat dit fysisch alleen goed te verklaren is als we het verband beter begrijpen tussen de relativiteitstheorie – die grote objecten als een zwart gat beschrijft – en de quantumtheorie, die het gedrag van elementaire deeltjes beschrijft.