De afdeling Sterrenkunde van de Radboud Universiteit (RU) wil de eerste foto van een zwart gat maken. Speciaal hiervoor gaat de universiteit met een investering van 1,3 miljoen euro het Radboud Radio Lab in het leven roepen. Hoe zijn de sterrenkundigen precies van plan dit ambitieuze doel te bereiken?
Projecten
Marc Klein Wolt, algemeen directeur van het Radboud Radio Lab, legt uit dat er eigenlijk twee projecten zijn om het zwarte gat te vinden. ‘Aan de ene kant is er het Radio Lab, dat voor het grootste deel wordt gefinancierd door het College van Bestuur van de RU. Aan de andere kant is onder leiding van professor Heino Falcke, een collega van mij, samen met sterrenkundigen van andere Europese universiteiten het BlackHoleCam-project gestart. De Europese onderzoeksraad van de Europese Unie verzorgt hiervoor met 14 miljoen euro de financiering.’ De RU gaat het Radboud Radio Lab oprichten om ondersteuning te bieden voor deze overkoepelde onderneming, waarvan het zenuwcentrum zich in Nijmegen zal bevinden. Zeven of acht mensen zullen in dit sterrenkundig laboratium werken. Klein Wolt : ‘Het lab is bedoeld om onder andere gegevens te interpreteren die door BlackHoleCam worden verzameld, wat voornamelijk ook plaatsvindt binnen dit moederproject.’
Virtuele telescoop
‘Een foto maken van een zwart gat is ingewikkeld’, vertelt Klein Wolt. ‘Je hebt eigenlijk een telescoop nodig die net zo groot is als de aarde en die kunnen we natuurlijk niet maken.’ In plaats hiervan gebruiken de sterrenkundigen een techniek genaamd “radio-interferometrie”. ‘Op zeven plekken verdeeld over de wereld staan radiotelescopen in de vorm van schotels, die gevoelig zijn voor millimetergolflengtes en daardoor op grotere afstand kan kijken dan normale modellen.'
Hoe gaat dit in zijn werk? 'De signalen die de instrumenten afgeven, stoppen we met software in elkaar in een correlator, die de signalen samenvoegt en er één beeld van maakt. Dit laatste moet gebeuren, omdat signalen op verschillende momenten bij ons aankomen wanneer diverse schotels naar dezelfde gebeurtenis aan de hemel kijken, omdat ze allemaal een andere afstand hebben tot de correlator. Het softwarenetwerk dat uiteindelijk ontstaat, noemen we een virtuele telescoop, die groot genoeg is om zwarte gaten in beeld te krijgen', vertelt Klein Wolt.
In beeld
Een zwart gat kan
eigenlijk niet letterlijk worden gefotografeerd, omdat het geen licht uitzendt. Uiteindelijk zie je een afbeelding van millimetergolven. Klein Wolt beschrijft wat hij verwacht te gaan zien. ‘Op simulaties zien we een voorstelling die eigenlijk een beetje lijkt op een zonsverduistering, want je ziet iets zwarts met een gloed eromheen.’
Klein Wolt legt uit wat de sterrenkundigen eigenlijk willen waarnemen. ‘In het centrum van de Melkweg is een superzwaar zwart gat waar allemaal sterren op grote afstand omheen draaien. Die sterren zullen uiteindelijk allemaal in dat gat worden getrokken door de enorme zwaartekracht ervan en terwijl dat gebeurt, worden ze uit elkaar getrokken. Alle gas en stof die hierdoor vrijkomt, gaat dan ronddraaien en verdwijnt langzaam in het zwarte gat. De massa wordt dan warm en gaat uitstralen. Vlak voordat de massa het gat ingaat, beweegt die op de horizon ervan. Wat we dus uiteindelijk zien, is straling van verdwijnende sterren net voordat deze wordt opgeslokt door een zwart gat.’
Resultaat
De wetenschappers hopen al in 2017 de eerste eerste resultaten te kunnen presenteren, maar of dit gaat lukken, is onzeker. Klein Wolt: ‘We moeten nog veel doen. Daar staat tegenover dat we al flink op weg zijn. We zijn druk bezig de huidige telescopen te upgraden en de beste software te maken.’
Het zou kunnen dat concurrenten van de Nijmeegse sterrenkundigen de primeur zullen hebben. Bij MIT en Harvard zijn wetenschappers met het Black Hole Hunters-project namelijk met dezelfde missie bezig. Klein Wolt denkt niet dat deze concurrentie een probleem is. ‘Eigenlijk werken we samen met de Amerikanen. Sommige van de telescopen die wij gebruiken, staan in Amerika en sommige die zij gebruiken in Europa. Samen vormen we een netwerk en hebben recht op dezelfde data.’ Toch willen de Nederlanders eerst zijn. ‘We kunnen een heel stuk samenwerken, maar bij het verklaren van data komt het aan op interpretatie.’
Internationaal hebben de astronomen van de RU een leidende positie op het gebied van radioastronomie. Als de afdeling Sterrenkunde het zwarte gat weet te fotograferen, zou het resultaat baanbrekend zijn en zou er voor de eerste keer direct bewijs bestaan voor zwarte gaten.