Onthuld: Sagittarius A*. EHT Samenwerking/ESO
Zwarte gaten behoren tot de meest diepgaande voorspellingen van Einstein’s algemene relativiteitstheorie. Oorspronkelijk werden ze bestudeerd als een wiskundig gevolg van de theorie en niet als fysisch relevante objecten, maar al snel werden ze beschouwd als generieke en soms onvermijdelijke uitkomsten van de zwaartekrachts-instorting die aanvankelijk een melkwegstelsel vormt.
In feite hebben de meeste natuurkundigen het vermoeden dat ons eigen melkwegstelsel rond een superzwaar zwart gat in zijn centrum draait. Er zijn ook andere ideeën – zoals “donkere materie” (een onzichtbare substantie waarvan gedacht wordt dat zij het grootste deel van de materie in het heelal uitmaakt). Maar nu heeft een internationaal team van astronomen, waaronder een team onder mijn leiding van de Universiteit van Central Lancashire, de eerste foto onthuld van het object dat op de loer ligt in het centrum van de Melkweg – en het is een superzwaar zwart gat.
Dit betekent dat er nu overweldigend bewijs is voor het zwarte gat, Sagittarius A* genoemd. Hoewel het misschien een beetje eng lijkt om zo dicht bij zo’n beest te zijn, is het in feite zo’n 26.000 lichtjaar weg, wat geruststellend ver is. Omdat het zwarte gat zo ver van de aarde verwijderd is, lijkt het aan onze hemel ongeveer even groot als een donut op de maan zou hebben. Sagittarius A* lijkt ook nogal inactief – het verslindt niet veel materie uit zijn omgeving.
Ons team maakte deel uit van de wereldwijde Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration, die waarnemingen heeft gebruikt van een wereldwijd netwerk van acht radiotelescopen op onze planeet – die samen één virtuele telescoop ter grootte van de aarde vormen – om het verbluffende beeld te maken. De doorbraak volgt op de publicatie in 2019 door de samenwerking van de eerste afbeelding ooit van een zwart gat, M87* genaamd, in het centrum van het verder weg gelegen Messier 87-melkwegstelsel.
Kijken in de duisternis
Het team heeft Sagittarius A* meerdere nachten geobserveerd en vele uren achter elkaar gegevens verzameld, vergelijkbaar met het gebruik van een lange belichtingstijd op een camera. Hoewel we het zwarte gat zelf niet kunnen zien, omdat het volledig donker is, laat gloeiend gas er omheen een duidelijke signatuur zien: een donker centraal gebied (een “schaduw” genoemd) omgeven door een heldere ring-achtige structuur. Het nieuwe beeld vangt licht dat wordt afgebogen door de sterke zwaartekracht van het zwarte gat, dat vier miljoen keer zo zwaar is als onze zon. De ontdekking levert ook waardevolle aanwijzingen op over de werking van zwarte gaten, waarvan wordt aangenomen dat ze zich in het centrum van de meeste sterrenstelsels bevinden.
ALMA – één van de Event Horizon telescopen.
wikipedia, CC BY-SA
Het verrassende aan deze afbeelding is dat hij zo lijkt op de afbeelding van M87* die we drie jaar geleden publiceerden – dit kwam zeker als een verrassing. De reden voor de gelijkenis is dat terwijl het zwarte gat van M87* ongeveer 1000 keer groter is, het zwarte gat van Sagittarius ongeveer 100 keer dichterbij is. Beiden gehoorzamen aan Einsteins algemene relativiteitstheorie, wat aantoont dat Einstein het bij het rechte eind had voor een factor 1000 in de schaalgrootte. Voor een natuurkundige is dit belangrijk. Relativiteit bestaat al een eeuw en blijkt nog steeds accuraat te zijn. Ik denk dat zelfs Einstein zelf daar verbaasd over zou zijn geweest!
De publicatie van de afbeelding van het zwarte gat Sagittarius A* is een enorm opwindende prestatie van de samenwerking. Toen ik het beeld voor het eerst zag, dacht ik: dit vertelt ons heel veel. Ik kon niet wachten om erover te gaan schrijven en het beeld te interpreteren. We hebben heel wat vergaderingen gehad om tot een consensus te komen over wat het ons vertelt. In het begin ontmoetten we elkaar in verschillende delen van de wereld. Toen sloeg COVID toe en kon plotseling niemand meer ergens heen. Dus werden online vergaderingen de norm, zoals in elk ander aspect van het leven. Dit heeft ons zeker vertraagd.
Mijn rol was om te helpen bij het schrijven van twee van de zes papers die in de Astrophysical Journal Letters zijn verschenen: de eerste, waarin we de waarneming introduceren; en de derde, waarin we bespreken hoe we van de waarnemingen een beeld hebben gemaakt, en hoe betrouwbaar dat beeld is.
Daarnaast was ik “contributing author” voor alle zes papers. Dit is een administratieve rol, waarin ik alle correspondentie verzorgde tussen ons team van meer dan 300 astronomen en het academische tijdschrift dat onze bevindingen publiceerde. Dit had zo zijn uitdagingen, omdat ik me moest bezighouden met elke tikfout en elke fout in het zetwerk.
Ik moest ook het commentaar van mijn collega’s kanaliseren. Aangezien de meeste medewerkers in de VS of Oost-Azië gevestigd zijn, betekende dit dat zij ’s nachts in Britse tijd aan het werk waren. Elke ochtend als ik op mijn werk kwam, trof ik ongeveer 100 nachtelijke e-mails van collega’s aan – een ontmoedigend begin van elke dag.
Hoe dan ook, we zijn er uiteindelijk gekomen – en het verbluffende resultaat was al het werk waard.
Derek Ward-Thompson ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.
