Sterrenkundige Sara Issaoun werkte mee aan de foto van ‘ons’ zwarte gat. Vanuit de woestijnen van Arizona maakt ze jacht op andere zwarte gaten. ‘Ik hoop dat we nog een uniek moment kunnen vastleggen.’

Afgelopen week werd de foto van Sagittarius A* gepresenteerd, het zwarte gat in de Melkweg. Dat was hét doel waar de wetenschappers van de Event Horizon Telescope sinds hun oprichting naartoe hebben gewerkt. Sara Issaoun, een van de betrokken wetenschappers, vertelt wat deze vondst voor de wetenschap betekent, hoe zij de aanloop naar de persconferentie heeft ervaren en wat we in de toekomst nog meer kunnen verwachten.

Issaoun is astronoom aan het centrum voor Astrofysica van de prestigieuze Harvard Universiteit. Ze is sinds 2014 onderdeel van de Event Horizon Telescope-samenwerking (EHT), het gigantische project dat acht telescopen van de woestijnen in Zuid-Amerika tot aan de Zuidpool met elkaar verbond om Sagittarius A* in beeld te krijgen. Dat is een zwarte materie in het midden van ons sterrenstelsel, waarvan tot het moment van de foto slechts werd vermoed dat het om een zwart gat ging.

In 2019 haalde de groep wetenschappers al alle krantenkoppen met de foto van het zwarte gat M87. Vorige week volgde de foto van Sagittarius A*, ons ‘eigen’ zwarte gat.

Presentatie foto

Afgelopen donderdag was het dan zover. Na ruim vijftien jaar is het vraagstuk van het EHT beantwoord. De zwarte materie waar onze Melkweg omheen draait is inderdaad een zwart gat, en hij staat op beeld. ‘Het was enorm spannend’, vertelt Issaoun enthousiast. ‘We mochten er als onderzoeksgroep zolang niets over zeggen, dat we echt naar die dag hebben toegeleefd. En toen was het moment eindelijk daar.’

Veel mensen kunnen zich waarschijnlijk de foto van M87 herinneren, de eerste foto van een zwart gat. Voor het gewone publiek voelt deze ontdekking daarom misschien als simpelweg een ‘tweede foto’. Hoe is dat voor jou?

‘Ik snap heel goed dat dit resultaat voor het brede publiek misschien iets minder interessant is. De vorige keer werd er natuurlijk voor het eerst iets ‘tastbaars’ gepresenteerd. Die nieuwigheid is er nu af. Vanuit wetenschappelijk oogpunt is dit echter een grote stap. We zagen al langer dat de sterren in ons sterrenstelsel om iets vreemds circuleerden, iets dat zich midden in ons sterrenstelsel moest bevinden. We wisten toen alleen nog niet dat dit een zwart gat was, al leek het daar wel op.’

Waardoor weten jullie nu dan zeker dat het om een zwart gat gaat?

‘Door te kijken naar hoe de sterren bewegen om die zware materie, hebben we de zwaartekracht en het gewicht ervan kunnen bepalen. Bij zwarte gaten zijn de massa en grootte namelijk aan elkaar gelinkt: wanneer je de massa van een zwart gat weet, kun je ook de grootte berekenen. Volgens de algemene relativiteitstheorie van Einstein kun je vervolgens bepalen hoe groot de schaduw die het zwarte gat achterlaat zou moeten zijn, wanneer je er – zoals we nu gedaan hebben – een foto van maakt. Toen we de foto hadden, bleek de schaduw precies overeen te komen met onze voorspellende berekening. Toen konden we vaststellen dat het inderdaad om een zwart gat gaat.’

Wat betekent die bevestiging voor de wetenschap?

‘We denken dat het centrum van bijna alle sterrenstelsels bestaat uit een supermassief zwart gat, net als bij ons. We weten niet precies hoe ze daar komen, maar bijna elk sterrenstelsel lijkt er een te hebben, waar alles omheen draait. Dat is bijzonder. Deze zwarte gaten zijn – ondanks hun enorme grootte – vergeleken met de sterrenstelsels relatief klein. Toch bezitten ze een enorme kracht. Ze versturen plasmastralen, ‘eten’ materie en spuwen deze weer uit – soms zelfs naar andere sterrenstelsels toe. Al deze processen gebeuren bijna aan de snelheid van het licht. Het zijn daarmee de meest krachtige energieën in het heelal.

Zwarte gaten zijn daarnaast verantwoordelijk voor het vormen van sterren en planeten. Waarschijnlijk is ons leven ook ontstaan door een ‘uitbarsting’ van ons eigen zwarte gat. Maar ze kunnen ook botsen met andere sterrenstelsels. De gaten gaan dan fuseren en vormen samen een super groot zwart gat.

Dat is ook het lot van onze eigen Melkweg. Al duurt dat wel even, pas nadat de zon is uitgedoofd. Door naar ons eigen zwarte gat te kijken, en dat te vergelijken met gaten als M87, hopen de onderzoekers in de toekomst zwarte gaten een stuk beter te begrijpen.

Ook zijn we een heel stuk verder met het bevestigen van Einsteins zwaartekrachttheorie. Er bestaan nog een aantal andere theorieën over zwaartekracht die we op dit moment nog niet allemaal kunnen uitsluiten. We kunnen Einsteins theorie daarom nog niet met zekerheid bevestigen, maar we zijn hiermee goed op weg.’

‘Het fotograferen van M87 was een gokje’

Heino Falcke gaf aan dat voor hem deze ontdekking voelde als een afsluiting. ‘De bruiloft na de eerste kus’. Het klinkt alsof jij vooral naar de toekomst kijkt.

‘Ik snap Heino Falcke wel. Hij heeft hier 25 jaar naartoe gewerkt. Het verhaal van het fotograferen van Sagittarius A* is ook enorm verwikkeld met het verhaal van EHT. Het is de reden geweest waarom de samenwerking ooit tot stand is gekomen. Ik zie het fotograferen van ons zwarte gat inderdaad veel meer als het begin van iets nieuws.

Het fotograferen van M87 was namelijk een gokje. We wisten niet hoe groot het zwarte gat was, dus was er een grote kans dat we het met onze technieken niet zouden kunnen zien. Sagittarius A* was het gat waar we al die tijd écht achteraan zaten. Nu we weten hoe dat moet, kunnen we vanaf daar verder ontdekken. Ik zie het alsof we al die tijd gewerkt hebben aan het bouwen van een soort ‘laboratorium’, een methode. Nu dat af is, kunnen we nog zoveel meer.’

Zoals?

‘De data die we in 2017 verzamelden voor M87 en Sagittarius A* zijn helaas niet goed genoeg om te zien hoe de zwarte gaten veranderen door de tijd heen. Daar hebben we meer gegevens voor nodig, waar we druk mee bezig zijn. We hebben inmiddels elf telescopen weten te verbinden. In 2017 waren dit er nog acht. De gegevens die we kunnen verzamelen stijgen exponentieel met iedere toegevoegde telescoop, dus deze drie voegen enorm veel toe.

‘Misschien zien we wel een zwart gat uitbarsten’

Daar kunnen we nu nieuwe metingen mee gaan doen en video’s maken. Zo kunnen we kijken hoe zwarte gaten over tijd veranderen en kunnen we ze hopelijk beter begrijpen. Misschien zien we wel een zwart gat uitbarsten. Of kunnen we een ander uniek moment vastleggen. Ik vergelijk het met het openen van een nieuw laboratorium: je ziet allerlei materialen, kiest wat uit en experimenteert daar wat mee, maar er is nog zoveel meer wat je nog niet hebt aangeraakt. Ik heb enorm veel zin om dat allemaal te ontdekken.’

EHT benadrukt regelmatig dat deze resultaten het gevolg zijn van een groepsproject. Vaak schuiven onderzoeken echter een paar belangrijke personen naar voren. Hoe zit dat?

Sara Issaoun. Foto: RU

‘Dat klopt. De eerste auteur van ons artikel is dan ook ‘The EHT collaboration’. Daarna komen de auteurs op alfabetische volgorde aan de beurt. Dat heeft meerdere redenen. Ten eerste is het met zo’n groot project als dit gewoon onmogelijk om te bepalen wie een grotere bijdrage heeft geleverd. Daarnaast kan je dit project niet alleen doen. Je hebt zo ontzettend veel mensen van zoveel verschillende disciplines nodig. Van mensen met uitgebreide materialenkennis tot personen die fysische berekeningen doen en mensen op locatie.

Dat geldt naar mijn idee niet alleen voor dit project. Je werkt nooit alleen in de wetenschap. De hoeveelheid werk die voorafgaat aan nieuwe bevindingen kan onmogelijk verzet worden door één persoon. Ik denk dat het daarom heel belangrijk is om deze wereldwijde samenwerking te laten zien. Dat we dit samen hebben kunnen bereiken, dwars door taalbarrières, culturele verschillen en zelfs door een pandemie. Het is mooi hoe mensen van compleet andere achtergronden samenkomen wanneer je naar een gezamenlijk doel werkt.’