Wetenschappers veronderstelden al dat ook in ons eigen sterrenstelsel een zwart gat aanwezig is. Dat leidden ze af uit de beweging van sterren die om iets groots en zwaars heen lijken te bewegen. Maar met deze foto hebben onderzoekers dit voor het eerst ook visueel aangetoond. De foto is trouwens geen gewone foto. Het is een afbeelding opgebouwd uit heel veel data afkomstig van verschillende telescopen.
Waarnemingshorizon
Op de foto kun je het zwarte gat zelf niet zien. Wat je wel ziet is het gloeiend hete gas dat om het zwarte gat heen beweegt, net buiten de waarnemingshorizon.
Figuur 1: Inzoomen op het zwarte gat Sagittarius A*. Bron YouTube.
Dichterbij en kleiner
Sagittarius A* – het zwarte gat in ons sterrenstel waar nu een foto van is – bevindt zich op een afstand van 27.000 lichtjaar van de aarde. Daarmee staat het een stuk dichterbij dan M87*, het zwarte gat waarvan in 2019 een foto verscheen, dat op een afstand van wel 55 miljoen lichtjaar staat. Sagittarius A* ligt niet alleen dichterbij, dit zwarte gat is ook nog eens meer dan duizend keer kleiner dan M87*.
Donut op de maan
Ondanks dat het zwarte gat Sagittarius A* dichterbij staat dan M87* was het nog steeds niet eenvoudig om dit zwarte gat waar te nemen. Het is alsof je vanuit de aarde een donut op de maan wilt zien. Je kunt je daarom wel voorstellen dat hiervoor een enorm grote telescoop nodig was.
Virtuele telescoop
Voor de waarneming van het zwarte gat gebruikten wetenschappers een netwerk van acht bestaande telescopen, de Event Horizon Telescope (EHT). Hiermee konden de onderzoekers een virtuele telescoop maken ter grootte van de aarde. De telescopen staan verspreid over de aarde, zoals je ziet in figuur 5.
Data verzamelen en verwerken
Met deze virtuele telescoop hebben onderzoekers in 2017 meerdere nachten uren achter elkaar data verzameld. Daarna moesten deze data allemaal verwerkt worden, een langdurig en ingewikkeld proces. Eerst zijn de data van M87* verwerkt, omdat het verwerken van de data van Sagittarius A* waarschijnlijk nog moeilijker zou worden. Ook dat is nu dus gelukt.
Sneller eromheen cirkelen
Wat maakte het zoveel moeilijker om de foto van Sagittarius A* te maken? In het persbericht van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) legt Chi-kwan, wetenschapper van het Steward Observatory and Department of Astronomy and the Data Science Institute of the University of Arizona in de Verenigde Staten, het uit: “Het gas in de buurt van de zwarte gaten beweegt met dezelfde snelheid – bijna zo snel als het licht – om Sagittarius A* en M87*. Maar waar het gas er dagen tot weken over doet om een rondje om het zwarte gat M87* te draaien, duurt een omloop om het veel kleinere zwarte gat Sagittarius A* luttele minuten. Dit betekent dat de helderheid en het patroon van het gas rond Sagittarius A* tijdens de waarnemingen snel veranderden – een beetje alsof je een scherpe foto probeert te maken van een puppy die zijn eigen staart achterna jaagt.”
De vergelijking met de foto van een puppy is treffend. Maak je namelijk zo’n foto bij weinig licht, dan heb je een heel lange sluitertijd nodig. Hierdoor beweegt de puppy terwijl je de foto aan het belichten bent en wordt het beeld uitgesmeerd en de foto heel onscherp. Het valt dan niet mee om hier achteraf weer een scherpe foto van te maken. Dat was het probleem waar ze ook bij de foto van Sagittarius tegenaan liepen. Ze moesten daarom veel nieuwe gereedschappen ontwikkelen om vanuit de data toch een duidelijk beeld te kunnen maken.
Verschillen en overeenkomsten
Het is heel mooi dat er nu twee foto’s zijn van twee heel verschillende zwarte gaten. Hiermee kunnen wetenschappers goed bestuderen wat de overeenkomsten zijn en waarin ze verschillen.
Sera Markoff – mede voorzitter van de EHT Wetenschapsraad en professor theoretische astrofysica aan de Universiteit van Amsterdam – vertelt hierover in het persbericht van ESO: “We hebben hier twee totaal verschillende soorten sterrenstelsels en twee zwarte gaten van sterk verschillende massa’s, maar dicht bij de rand van deze zwarte gaten lijken ze verbazingwekkend veel op elkaar. Dit vertelt ons dat deze objecten van dichtbij door de algemene relativiteitstheorie worden geregeerd, en dat alle verschillen die we verder ervandaan zien, te wijten moeten zijn aan verschillen in het materiaal dat de zwarte gaten omringt.”
Sera Markoff werkt al lang samen met Heino Falcke – lid van het EHT-bestuur en professor astrodeeltjesfysica en astronomie aan de Radboud Universiteit in Nijmegen. Hij stond aan de wieg van het idee om een foto te maken van een zwarte gat. Mooi om te zien dat de voorspelling dat dit mogelijk moest zijn, ook echt is uitgekomen!
Nieuwe metingen
Om de foto’s uiteindelijk te realiseren was de inzet van een indrukwekkende hoeveelheid wetenschappers nodig. Aan de metingen en het verwerken van alle data hebben wel 300 wetenschappers van 80 instituten meegewerkt. Hierbij waren ook veel Nederlandse astronomen en technici onder andere van de Universiteit van Amsterdam, Radboud Universiteit, Universiteit Leiden, Rijksuniversiteit Groningen, JIV en ASTRON. Zij maken deel uit van de EHT-samenwerking. Er zijn al weer nieuwe metingen uitgevoerd nu met de extra telescopen die zijn toegevoegd aan het netwerk (figuur 5). Daar gaan we in de toekomst vast meer over horen!
