Universiteit wil eerste foto maken van een zwart gat

Radboud hoopt op direct bewijs voor relativiteitstheorie

© NASA.


De faculteit sterrenkunde van de Radboud Universiteit Nijmegen wil met de grootste virtuele telescoop ter wereld als eerste een foto maken van een zwart gat, genaamd Sagittarius A*. Dat wil zeggen: als het echt bestaat.

Marc Klein Wolt, directeur van het Radboud Radio Lab twijfelt niet: "Als dit lukt, is het vergelijkbaar met de ontdekking van het Higgsdeeltje. We kunnen voor het eerst direct bewijs leveren voor de algemene relativiteitstheorie van Einstein, een van de fundamenten van de exacte wetenschap. We kunnen bovendien het gedrag van materie onder extreme zwaartekracht nauwkeurig bestuderen. Misschien ontdekken we wel dat alle sterren en planeten op termijn verdwijnen in zwarte gaten.''

Succes staat gelijk aan een ticket naar de toekomst, constateert Klein Wolt. ,,Elk onderzoek dat we hierna indienen, kunnen we dan uitvoeren. Ons beeld van het heelal zal hierdoor veranderen. Het is superfundamenteel en super-geweldig dat we de kans krijgen dit onderzoek te doen."

Voorspeld
Er is tot nu toe alleen indirect bewijs voor het bestaan van een zwart gat. Klein Wolt: ,,Einstein heeft het bestaan van zwarte gaten wel voorspeld. Met zijn relativiteitstheorie voorspelt hij dat kometen rondom een zwaar object als de zon een gebogen baan krijgen. De zwaartekracht beschrijft hij als een kromming in de ruimtetijd door de aanwezigheid van massa. Bij een zonsverduistering in 1919 bleek een ster bij de zon precies op de plek te staan waar Einstein hem verwachtte. De theorie klopte exact.''

Wat we nu zien van Sagittarius A* is een buitenschil van straling, waar sterren sterk oplichten terwijl ze met hoge snelheid om het zwarte gat heen cirkelen. Vlak voordat ze over de rand vallen, lichten ze nog een keer op. Deze straling op de waarnemingshorizon van het zwarte gat moet straks voor het eerst op de foto te zien zijn. Sagittarius A*, dat zich bevindt in de richting van ons sterrenbeeld Boogschutter, is vanaf de aarde gezien zo klein als een appel op de maan.

Klein Wolt, enthousiast: ,,We zien dan voor het eerst de exacte afmetingen van het zwarte gat en we kunnen precies waarnemen hoe materie zich gedraagt aan de uiterste rand van het zwarte gat. In combinatie met verfijnde computermodellen en de theorie over zwarte gaten kunnen we een heel precies beeld krijgen. Als ze zich precies gedragen zoals wij nu denken, dan is het bewijs geleverd. Zwarte gaten bestaan."

Zuidpool
De verwachting is dat de eerste foto van Sagittarius A* in 2017 wordt gemaakt. Klein Wolt: ,,We geven acht radiotelescopen verspreid over de hele wereld dezelfde ontvanger en koppelen ze aan elkaar. Er staan telescopen in Arizona, Zuid-Amerika en Frankrijk en op de Zuidpool. De signalen gaan naar een grote computer. De gekoppelde telescopen vormen zo samen een virtuele telescoop ter grootte van de aarde.''

,,Ondertussen worden er nog telescopen toegevoegd en bijgebouwd, bijvoorbeeld in Zuid-Afrika. Ook zamelt het lab geld in voor radioantennes op de maan. Een centraal station zorgt ervoor dat alle metingen gelijkgetrokken worden. Een meting uit Zuid-Amerika komt later aan in het Europese meetstation dan een meting uit Frankrijk. Dat moet je corrigeren, anders krijg je een vertekend beeld van de werkelijkheid."

Nog nooit gedaan
Volgens de sterrenkundige is dit nog nooit gedaan. ,,Geweldig, toch? We krijgen zeer gevoelige camera's, waarmee we nog veel meer onderzoek kunnen doen. Naar mysterieuze radiojets die toch uit zwarte gaten kunnen ontsnappen en röntgenstraling in de buurt van zwarte gaten bijvoorbeeld.''

Het Radboud Radio Lab heeft voor het Black Hole Camera Project 14 miljoen euro Europees onderzoeksgeld binnengehaald - een recordbedrag - en recent 1,3 miljoen van de Radboud Universiteit.

De zon in een luciferdoosje

Wat is het?
Een zwart gat is veel massa opeengepakt in een klein volume. Als je de zon zou samenpersen in een luciferdoosje, heb je de massa van een zwart gat. Doordat de massa zo compact is, is de zwaartekracht eromheen extreem groot. Er kan niets aan ontsnappen, zelfs het razendsnelle licht niet. Daarom is het gat zwart.

Sagittarius A* is miljoenen keren zwaarder dan de zon. Het lijkt erop dat dit grote, zwarte gat hele sterren opslokt.

Als je als mens in een zwart gat zou springen, rekt je lichaam uit, want de zwaartekracht bij je voeten is vele malen groter dan bij je hoofd. Voor een buitenstander die de sprong zou waarnemen, zou het lijken of je steeds langzamer het gat in valt, tot je bijna stilstaat.

Dat is het relatieve aan de relativiteitstheorie van Einstein: je standpunt bepaalt hoe je iets ziet. Denk aan de verwarring die je ervaart als je in een stilstaande trein zit, terwijl de trein naast je gaat rijden. Het duurt even voordat je begrijpt welke trein beweegt.

Er kan niets ontsnappen, zelfs licht wordt opgeslokt.




Bron