Astronomen maken eerste foto van een zwart gat

Aan de wieg: Heino Falcke

Hoogleraar astrodeeltjesfysica en radioastronomie aan de Radboud Universiteit Heino Falcke 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. '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.'

De schaduw wordt veroorzaakt door de afbuiging van het licht door de kromming van de ruimte en door de absorptie van het licht in de zogeheten waarnemingshorizon van het zwarte gat. De horizon is de rand van het gebied waaruit niets meer, zelfs geen licht, kan ontsnappen aan het zwarte gat. Falcke: 'Vorm en grootte van de schaduw passen perfect bij wat we hadden verwacht op basis van Einsteins algemene relativiteitstheorie en het bestaan van een waarnemingshorizon.'

Exotische objecten

Zwarte gaten zijn exotische kosmische objecten met gigantische massa's, maar met een kleine omvang. Een zwart gat oefent extreme invloed uit op zijn omgeving. Het kromt de ruimtetijd en verhit omringend materiaal tot superhoge temperaturen. 'De grootte van de schaduw is gerelateerd aan de massa van een zwart gat, en we hebben de enorme massa van het zwarte gat in M87 nu ook echt kunnen meten', zegt Sera Markoff, hoogleraar astrofysica aan de Universiteit van Amsterdam. Markoff is lid van de wetenschappelijke raad van de EHT en co-coördinator van de Multiwavelength Working Group.

'We weten dat zwarte gaten een gigantische invloed op hun omgeving hebben, op schalen die honderden miljoenen keren groter zijn dan die van hun waarnemingshorizon. Met de EHT hebben we nu voor het eerst direct kunnen kijken naar de oorsprong van dit proces',voegt Markoff toe.

Nieuw instrument

Wetenschappers hebben met de EHT een nieuw instrument in handen om de meest extreme objecten in het heelal te bestuderen, die Einstein voorspelde. Het resultaat komt precies 100 jaar na het experiment dat Einsteins theorie voor het eerst bevestigde.

De projectmanager van het EHT-project Remo Tilanus (Universiteit Leiden en Radboud Universiteit) is opgetogen: 'Dit fantastische resultaat volgt op jaren van hard werk van teams over de hele wereld om de EHT technisch te realiseren en klaar te hebben voor de waarnemingen in 2017. Dat is een gouden jaar geworden: niet alleen werkte alles foutloos, zelfs het weer was overal perfect.'

Teamwerk

Aan de Radboud Universiteit zelf heeft een team van 10 onderzoekers en studenten, mede onder leiding van de astrofysici Monika Moscibrodzka en Ciriaco Goddi, de afgelopen twee jaar hard gewerkt om dit resultaat te bereiken. Ze hebben deelgenomen aan de waarnemingen met de diverse telescopen en hebben een cruciale bijdrage geleverd aan de data-analyse en de ontwikkeling van theoretische modellen.

Belangrijke bijdragen zijn geleverd door de Universiteit van Amsterdam op het gebied van modellering en interpretatie, door de Allegro-groep van de Sterrewacht Leiden voor wat betreft de kalibratie van de waarnemingen, door JIVE-ERC op het gebied van data-analysesoftware en door de NOVA-submm-groep van de Rijksuniversiteit Groningen voor wat betreft gespecialiseerde apparatuur.

Vervolg

Heino Falcke kijkt er naar uit om met verbeteringen in het netwerk op jacht te gaan naar scherpere foto’s. 'Een nieuw tijdperk is aangebroken, waarin de ultieme grens van ruimte en tijd geen abstract concept meer is maar een meetbare realiteit is geworden. Om de gevoeligheid te verhogen willen wij het EHT-netwerk uitbreiden en een millimetertelescoop in Afrika bouwen. Gelukkig hebben wij daar nu al de eerste steun van verschillende partijen en zelf bedrijven voor.'

Meer informatie

Heino Falcke ontving in 2012 een Spinozapremie van NWO en in 2013 een grote beurs van de European Research Council waarmee het onderzoek van de BlackHoleCam-groep mogelijk werd. Deze Synergy Grant van €14 miljoen werd toegekend aan Falcke en co-PI’s Luciano Rezzolla (Goethe Universiteit Frankfurt) en Michael Kramer (Max-Planck Instituut Bonn). Partner-instituten zijn JIVE, IRAM, MPE Garching, IRA/INAF Bologna, SKA en ESO. Het BlackHoleCam-team is onderdeel van de EHT.