Astronomen van de Event Horizon Telescope, een wereldwijd samenwerkingsverband met een netwerk van radiotelescopen, hebben tijdens een persconferentie van de Europese Commissie de eerste foto getoond van een zwart gat. Het gaat om Messier 87*, of M87*, in het Virgocluster.
Heino Falcke, hoogleraar astrodeeltjesfysica en radioastronomie aan de Nijmeegse Radboud Universiteit, heeft de eerste afbeelding van het zwarte gat en zijn schaduw gepresenteerd. Het zwarte gat draagt de 'naam' M87*, heeft een diameter van 100 miljard kilometer en bevindt zich in het centrum van sterrenstelsel Messier 87, een zwaar, enorm, elliptisch sterrenstelsel in het Virgocluster. Het zwarte gat bevindt zich op 55 miljoen lichtjaar van de aarde met een massa van 6,5 miljard keer die van onze zon. Aan de hand van de grootte van de schaduw is de massa van het zwarte gat bepaald. Carlos Moedas, EU-Commissaris van Onderzoek, wetenschap en innovatie, noemt het 'een grote doorbraak voor de mensheid'. De Europese Unie heeft in totaal 44 miljoen euro in het internationale project geïnvesteerd.
Falcke licht toe dat is vastgesteld dat het ook echt om een zwart gat gaat, omdat het beeldmateriaal is vergeleken met simulaties en theoretische verwachtingen. "Als het zwarte gat zich bevindt in een helder gebied, zoals een schijf van gloeiend gas, verwachten we dat het een donker gebied, vergelijkbaar met een schaduw, creëert. Wij hebben de foto ook vergeleken met supercomputersimulaties van verschillende modellen van zwarte gaten. Deze simulaties sluiten verrassend goed aan op de waarnemingen en maken het mogelijk om de eigenschappen van het zwarte gat te bepalen."
Links de verschillende telescopen waarvan de data is samengevoegd en daarnaast een afbeelding van de Event Horizon Telescope van Messier 87
De schaduw van het zwarte gat wordt veroorzaakt door de kromming van de ruimte en door de absorptie van het licht in de zogeheten waarnemingshorizon, of event horizon, van het zwarte gat. Daardoor wordt het licht afgebogen. De waarnemingshorizon is de naam voor de rand van het zwarte gat waar de zwaartekracht zo sterk is, dat zelfs licht er niet aan kan ontsnappen. Volgens Falcke passen de vorm en grootte van de schaduw perfect bij wat de onderzoekers hadden verwacht op basis van Einsteins algemene relativiteitstheorie en het bestaan van een event horizon.
Na het aanschouwen van de eerste resultaten is alle aandacht gericht op M87* en dus niet op Sagittarius A*, het zwarte gat in het centrum van het Melkwegstelsel. Volgens Falcke is het probleem met Sagittarius A* dat het zo'n duizend maal kleiner is dan M87*. Weliswaar staat dit zwarte gat in het centrum van de Melkweg, ligt het zo'n duizend keer dichterbij en is daarmee de schaduwgrootte vergelijkbaar, maar hij beweegt ook duizend maal sneller. De hoogleraar omschreef het maken van een afbeelding hiervan als het maken van een still image van een kleuter die acht uur lang beweegt. M87* is in vergelijking groter en beweegt veel minder, waardoor het een veel geschiktere kandidaat was voor een eerste foto. Dat wist men overigens van tevoren niet; het formaat van M87* was voorheen nog niet bekend. Falcke zei wel dat het team nog extra tijd spendeert om te werken aan Sagittarius A*, al is onduidelijk of dat op termijn ook een dergelijke afbeelding zal opleveren.
De Event Horizon Telescope is een wereldwijd netwerken van acht radiotelescopen, aangevuld met nog een drietal andere telescopen. Daarbij is de data gecombineerd met data van meerdere very-long-baseline interferometry-stations verspreid over de aarde, waarbij gebruik wordt gemaakt van het feit dat de aarde om zijn as draait. In feite wordt daarmee een virtuele telescoop gecreëerd ter grootte van de aarde. Door de VLBI-techniek kan worden waargenomen in het 1,3mm-golflengtegebied. Elke telescoop heeft de straling gemeten die afkomstig is van de flinke hoeveelheden gas of eigenlijk plasma, en stof, waarvan altijd vermoed werd dat het om zwarte gaten heen zit. Deze gaswolken worden ontzettend heet, waardoor ze veel straling veroorzaken, wat vanaf de aarde is te observeren.
Al die data van de verschillende telescopen is door een supercomputers samengevoegd, waarmee de beelden zijn gecreëerd alsof er door een enkele, gigantische telescoop is gekeken. De enorme rekenkracht was geen overbodige luxe; nog nooit werd er door telescopen voor een project zoveel data vergaard. Om de data van de verschillende telescopen samen te voegen is de data op harde schijven gezet die via vliegtuigen zijn gebracht naar centra waar supercomputers het konden samenvoegen. Dat kan niet verstuurd worden via glasvezellijnen, mede omdat de telescopen over de hele wereld verspreid staan en dus niet met elkaar zijn verbonden. Er is bijvoorbeeld ook een telescoop gebruikt op Antarctica, waar overigens gewacht moest worden met het opstijgen, omdat het daar gedurende de helft van het jaar vrijwel altijd donker is.
De onderzoekers willen in de toekomst nog scherpere beelden maken. Om dat te bereiken moet de gevoeligheid van de virtuele telescoop verhoogd worden. In dat kader is er het plan om een millimetertelescoop in Afrika te bouwen. Volgens Falcke hebben de eerste partijen en bedrijven zich al gemeld om dit mogelijk te maken.
Aan de ontdekking zijn een zestal papers gewijd, die zijn gepubliceerd in het het wetenschappelijke tijdschrift The Astrophysical Journal Letters.