Waarom een (wazige) foto wetenschappelijke doorbraak van het jaar werd en wat we sindsdien leerden over zwarte gaten

Photo News
Precies een jaar geleden - op de vooravond van wat mogelijks de wetenschappelijke prestatie van de eeuw zou kunnen zijn - was het nagelbijten voor sterrenkundigen. Zouden ze voor het eerst een foto te zien krijgen van een zwart gat, een van de fascinerendste fenomenen in de kosmos? Het beeld dat volgde, werd dé doorbraak van het jaar 2019. Dit is waarom een (wazige) foto, die ook wel vergeleken werd met ‘het oog van Sauron’, zoveel betekende voor de astronomie én wat we nog meer leerden over zwarte gaten. 

Dit is wat we al wisten over zwarte gaten voordat het internationale onderzoeksteam achter het Event Horizon Telescope Project (EHT) de eerste foto op 10 april 2019 onthulde: een zwart gat is een gebied in de astronomische ruimte waar de zwaartekracht zo sterk is dat niets eruit ontsnapt, zelfs geen licht. Er zijn weinig fenomenen zo abstract als een zwart gat, want hoe kan je iets waarnemen dat geen licht uitzendt of terugkaatst?

Messier 87 (M87) is het zwart gat waarvoor uiteindelijk gekozen werd, een monster dat wel 6,5 miljard keer zo zwaar is als onze zon. Het is zo’n 50 tot 55 miljoen lichtjaar van ons verwijderd. Daar een foto van nemen komt neer op het fotograferen van een mosterdzaadje in Washington DC vanuit Brussel, zo zeiden de sterrenkundigen van het EHT-project. Een tweede vergelijking die tot de verbeelding spreekt: vanuit een café in Parijs een krant in New York lezen.

Geen enkele telescoop is geavanceerd genoeg om zo’n foto te maken. Daarom werd het Event Horizon Telescope Project (EHT) opgezet: een internationaal netwerk van acht radiotelescopen op vier continenten en meer dan 200 mensen afkomstig uit minstens 18 landen. Het netwerk van telescopen – die via atoomklokken op elkaar afgestemd waren – was groot genoeg om de radiostraling van M87, het uitverkoren zwart gat, op te pikken. Uiteindelijk werden de verschillende beelden verzameld en laag per laag samengevoegd.

Oranje gloed

Het resultaat? Een foto van een zwarte lege ruimte waar een heldere ring – bestaande uit fotonen (of lichtdeeltjes) die door de sterke zwaartekracht in een baan rondom het gat gedwongen worden – brandt. De foto werd op persconferenties in zes verschillende steden voorgesteld, waaronder ook Brussel. 

De oranje kleur van de ring moet overigens niet te letterlijk worden genomen. Het beeld komt immers voort uit radiosignalen: die hoor je wel, maar zie je niet. De frequenties van de radiosignalen werden door het internationale onderzoeksteam vertaald naar beeldmateriaal. Evengoed was het geen oranje, maar een blauwe gloed geweest. “We kozen voor een oranjeachtige gloed, gezien alles rondom het zwart gat ontzettend warm is”, legt de Amerikaanse astrofysicus Sera Markoff uit. Zij is hoogleraar astrofysica aan de Universiteit van Amsterdam en lid van het Event Horizon Telescope-team.

Hoe dan ook is het onderste gedeelte van de ring een pak helderder dan het overige deel. Daarom besloten de astronomen dat de materie die de radiostraling uitzendt, met een snelheid naar ons toe beweegt. Dat zou betekenen dat het zwarte gat tolt. En Einsteins relativiteitstheorie die het bestaan van zwarte gaten voorspelde, werd andermaal bewezen.

Sterrenverslinders

Een zwart gat is eigenlijk wat overblijft na de explosie van een ster, een ster die zwaarder is dan de zon. Tijdens zo’n explosie produceert de ster eventjes zoveel licht als het hele sterrenstelsel waartoe het behoort. Om daarna voor eeuwig zwart te worden. Daarom werden zwarte gaten voor 1964 ‘bevroren sterren’ genoemd. Verder nog wordt de kern van de explosie zo compact dat een zwart gat ontstaat. Omdat er niets aan de zwarte gaten kan ontsnappen - er kan alleen maar wat invallen – groeien ze doorheen de tijd in massa. Zo werd er in september 2019 nog een ster geregistreerd die door zo’n superzwaar zwart gat aan flarden werd gescheurd.

Zwarte gaten kunnen ontwaken

Het gaat hierboven steeds over M87, een zwart gat in het sterrenbeeld Maagd, 50 miljoen lichtjaar bij ons vandaan. Oorspronkelijk waren er echter twee kandidaten: M87 en Sagittarius A* (Sgr A*), het zwart gat dat zich in het midden van ons sterrenstelsel bevindt en ‘slechts’ 26.000 lichtjaar bij ons vandaan ligt. De astronomen toonden uiteindelijk enkel de foto van Messier 87, met de belofte dat de foto van het zwart gat van ons sterrenstelsel nog zal volgen.

Een tweede foto volgde voorlopig niet, maar wel werd recent bekendgemaakt dat Sgr A* wakker lijkt te worden. Hoewel Sgr A* zich normaal erg rustig gedraagt, zijn de heldere uitbarstingen sinds 2014 toegenomen. Dat stelde een onderzoeksteam van Franse en Belgische wetenschappers. Hoe dat komt, is voorlopig onbekend.

Sagittarius A*
AFP Sagittarius A*

Kleinste zwart gat ooit

M87, het zwart gat dat gekiekt werd, is dan wel 6,5 miljard keer zo zwaar is als onze zon, maar dat is niet altijd geval. Zo werd in november 2019 het kleinste zwart gat ooit ontdekt, slechts 3,3 keer de massa van onze zon met een diameter van 20 kilometer. Dat is ongeveer de grootte van het New Yorkse eiland Manhattan, niets vergeleken met een zwaargewicht als M87.

De ontdekking bewees dat zwarte gaten kleiner kunnen zijn dan voorheen werd gedacht: groter dan neutronensterren en kleiner dan de kleinste zwarte gaten die we tot dan toe kenden. “We hebben mogelijk de eerste van een nieuwe klasse zwarte gaten ontdekt, met zulke lage massa waarvan wetenschappers voorheen het bestaan niet kenden”, aldus astronoom Todd Thompson van Ohio State University. “Die zouden ons veel kunnen leren over hoe zwarte gaten ontstaan: welke sterren imploderen en welke niet, bijvoorbeeld.”




2 reacties

Alle reacties zijn welkom zolang ze voldoen aan de do's en don'ts die je hier kan terugvinden: gedragsregels. Elke dag ontvangen wij duizenden reacties, het kan enkele uren duren voor jouw reactie wordt geplaatst. Wordt jouw reactie afgekeurd dan werd er geoordeeld dat deze onze gedragsregels schendt.


  • Nick Lersberghe

    @Lecocq Daniel Ze kunnen nog steeds ontsnappen, zelfs als ze in een baan rond het zwarte gat geraken. Als de hoek goed zit, kunnen die er na een halve tot 1 omcirkeling al terug uitvliegen door het slingshot-effect. Het feit dat het in een baan terecht kwam, moet niet per se betekenen dat het daar blijft.

  • Lecocq Daniel

    Wat we zien zijn niet de fotonen die in een baan rond het zwart gat zijn gedwongen maar net de fotonen die wél aan het zwart gat zijn ontsnapt en de aardse radiotelescopen hebben bereikt!