Je kijkt naar de gloednieuwe, allereerste close-upfoto van een zwart gat. Dit beeld van het zwarte gat M87 in het centrum van het sterrenstelsel Maagd A is het resultaat van een internationale, twee jaar durende poging om in te zoomen op de bijzonderheid. Het onthult voor het eerst de contouren van de horizon van een zwart gat, het punt waarboven geen licht of materie ontsnapt.
M87 is 53 miljoen lichtjaar van ons verwijderd, diep in het centrum van een ver sterrenstelsel, omgeven door wolken van stof en gas en andere materie, zodat geen telescoop met zichtbaar licht het zwarte gat door al die smurrie kon zien. Het is niet het dichtstbijzijnde zwarte gat, of zelfs het dichtstbijzijnde superzware zwarte gat. Maar het is zo groot (zo breed als ons hele zonnestelsel en 6,5 miljard keer de massa van de zon) dat het een van de twee grootste is die aan de hemel van de aarde verschijnt. (De andere is Boogschutter A * in het centrum van de Melkweg.) Om dit beeld te maken, hebben astronomen radiotelescopen over de hele wereld met elkaar verbonden om de M87 te vergroten tot een ongekende resolutie. Ze noemden het gecombineerde netwerk de Event Horizon Telescope.
Die naam is toepasselijk omdat deze afbeelding niet het zwarte gat zelf is. Zwarte gaten zenden geen straling uit, of in ieder geval lang niet genoeg om met bestaande telescopen te worden gedetecteerd. Maar aan hun randen, net voordat de zwaartekracht van de singulariteit te intens wordt om zelfs het licht te laten ontsnappen, versnellen zwarte gaten de materie tot extreme snelheden. Die materie, net voordat hij langs de horizon valt, wrijft met hoge snelheid tegen zichzelf aan, genereert energie en gloeit. De radiogolven die de Event Horizon-telescoop detecteerde, maakten deel uit van dat proces.
"Dit beeld vormt nu een duidelijke link tussen superzware zwarte gaten en heldere sterrenstelsels", zegt Sheperd Doeleman, een Harvard-astrofysicus en directeur van de Event Horizon Telescope tijdens een persconferentie van de National Science Foundation.
Het bevestigt dat grote sterrenstelsels zoals Maagd A (en de Melkweg) bij elkaar worden gehouden door superzware zwarte gaten, zei Doeleman.
Astronomen wisten dat zwarte gaten omgeven waren door gloeiende materie. Maar dit beeld beantwoordt nog steeds een belangrijke vraag over zwarte gaten en over de structuur van ons universum. We weten nu zeker dat Einsteins relativiteitstheorie standhoudt, zelfs aan de rand van een zwart gat, waar sommige onderzoekers vermoedden dat het zou instorten. De vorm van de zichtbare gebeurtenishorizon in de afbeelding is een cirkel, zoals voorspeld door relativiteit, dus het bevestigt dat relativiteit nog steeds heerst, zelfs in een van de meest extreme omgevingen in het universum.
'Je had een klodder kunnen zien en we hebben klodders gezien. We hadden iets onverwachts kunnen zien, maar we hebben niets onverwachts gezien', zei Doeleman. '
Wat het project in plaats daarvan onthulde, was ongeveer even puur en 'waar' als de theorie van Eintein, zei hij.
Dit is goed nieuws en slecht nieuws voor de natuurkunde. Het is goed nieuws, want het betekent dat onderzoekers hun studieboeken niet hoeven te herschrijven. Maar het laat een belangrijke vraag onopgelost: algemene relativiteit (die heel grote dingen regelt, zoals sterren en zwaartekracht) werkt tot aan de rand van een zwart gat. De kwantummechanica (die zeer kleine dingen beschrijft) is op verschillende belangrijke punten niet verenigbaar met de algemene relativiteitstheorie. Maar niets in deze afbeelding beantwoordt nog vragen over hoe de twee elkaar kruisen. Als de algemene relativiteitstheorie op deze extreme plaats was afgebroken, hadden wetenschappers misschien enkele verenigende antwoorden gevonden.
Gegevens zullen waarschijnlijk blijven binnenkomen vanuit het telescoopnetwerk, dat ook het veel dichterbij (maar kleinere) superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg waarneemt.
Sera Markoff, astrofysicus van de Universiteit van Amsterdam, zei dat de samenwerking nog geen specifieke details heeft opgeleverd over hoe zwarte gaten hun gigantische stralen produceren. Maar ze zei dat verdere observaties van het M87 zwarte gat, dat dramatische stralen produceert, zouden moeten helpen om die vragen te beantwoorden. Het Event Horizons Telescope-project zal in de loop van de tijd telescopen blijven toevoegen en de resolutie in de loop van de tijd verbeteren, waardoor het meer vragen kan beantwoorden, zei ze. Ze zei met name dat ze hoopvol is dat het afbeelden van zwarte gaten uiteindelijk de kwantumfysica en de zwaartekracht met elkaar zou kunnen verbinden.
Dat verbinden, zei Avery Broderick, een natuurkundige aan de Universiteit van Waterloo en medewerker van het project, zou fysici uiteindelijk in staat kunnen stellen Einstein te "vervangen".
Maar geniet voorlopig van deze eerste glimp van de rand van een totaal onkenbaar gebied van de ruimte.
