Dit is hem: het superzware zwarte gat in de kern van de Melkweg

Voor het eerst is het superzware zwarte gat midden in onze eigen Melkweg in beeld gebracht.

Tijdens verschillende live gestreamde internationale persconferenties is voor het eerst een foto van het superzware zwarte gat in het centrum van onze eigen Melkweg gepresenteerd. Het is het eerste directe bewijs dat zich in ons galactisch centrum daadwerkelijk een zwart gat bevindt.

Het superzware zwarte gat (met de wetenschappelijke naam Sagittarius A*), bevindt zich op een afstand van 27.000 lichtjaar van de aarde in de richting van het sterrenbeeld Boogschutter. Het heeft een massa van circa 4 miljoen keer die van de zon. De doorsnede is ‘slechts’ 6 miljoen kilometer, ongeveer 15 keer de afstand tussen de aarde en de maan. Een speldenknopje op astronomische schaal. Vanwege deze enorme afstand en kleine afmeting is het maken van een foto van het zwarte gat vanaf de aarde vergelijkbaar met het maken van een foto van een donut op de maan.

Een zwart gat is een gebied in de ruimte waar de zwaartekracht zo sterk is dat zelfs licht er niet meer uit kan ontsnappen. Dat maakt het onzichtbaar en ongrijpbaar voor onze huidige natuurkundige theorieën. Op de foto is dan ook niet het zwarte gat zelf te zien, maar eerder de ‘schaduw’ die het op zijn omgeving werpt, veroorzaakt doordat het licht in de directe omgeving wordt afgebogen door extreme zwaartekrachteffecten. Ook is de accretieschijf te zien bestaande uit gloeiend heet gas en materie die met bijna de lichtsnelheid het zwarte gat in wordt gezogen. De zon en alle andere sterren in de reusachtige spiraalarmen van de Melkweg draaien in een trage dans rondjes van 240 miljoen jaar rond het galactische centrum.

Verbaasd over hoeveel de zwarte gaten op elkaar lijken

De foto komt van de Event Horizon Telescope (EHT), een netwerktelescoop van acht krachtige, met elkaar verbonden radiotelescopen wereldwijd. Samen vormen ze een telescoop zo groot als de aarde. Deze techniek, bekend als interferometrie, biedt astronomen de resolutie die nodig is om het zwarte gat in beeld te brengen.

Wetenschappers wisten al langer dat zich in het centrum van ons Melkwegstelsel een superzwaar zwart gat moest verschuilen. Dat was bijvoorbeeld gebaseerd op waarnemingen van vreemde bewegingen van sterren, rondom iets wat een enorme massa moest hebben. Voor een dergelijk indirect bewijs voor een superzwaar zwart gat in het galactisch centrum kregen Reinhard Genzel en Andrea Ghenz in 2020 de Nobelprijs voor natuurkunde. Maar dat superzware ‘iets’ was tot nu toe niet door telescopen te zien. Het daadwerkelijk fotograferen van dit zwarte gat in de Melkweg was daarom vanaf het begin het belangrijkste doel van de EHT.

In 2019 publiceerde de EHT al de allereerste foto van een superzwaar zwart gat. Die in het centrum van het verre sterrenstelsel Messier 87. Dat zwarte gat is bijna 1000 keer groter en zwaarder dan Sagittarius A*. Maar het staat ook grofweg 1000 keer zo ver weg, wat de schijnbare afmeting aan de hemel vergelijkbaar maakt. Wetenschappers van de EHT waren verbaasd te zien hoe beide foto’s op elkaar lijken. “We hebben twee heel verschillende sterrenstelsels en twee verschillende zwarte gaten, maar als je dichtbij genoeg komt om naar de rand van deze zwarte gaten te kijken, zien ze er hetzelfde uit”, zegt Sera Markoff, hoogleraar theoretische astrofysica aan de Universiteit van Amsterdam. “Dit vertelt ons dat deze objecten van dichtbij door zwaartekrachteffecten worden geregeerd, en dat alle verschillen die we verder er vandaan zien te wijten moeten zijn aan verschillen in het materiaal dat de zwarte gaten omringt.”

Flinke stofwolken in de weg

“Ik had eigenlijk een wat minder goede foto verwacht,” zegt Ralph Wijers, hoogleraar hoge energie fysica aan de Universiteit van Amsterdam en zelf niet betrokken bij de EHT. “Omdat Sagittarius A* veel kleiner is dan M87 beweegt gas er veel sneller omheen wat het nogal een dynamisch geheel maakt. Bovendien zitten er flinke stofwolken in de weg als je van de aarde naar het galactische centrum kijkt. Daarvan een goede foto maken is een flinke technologische uitdaging.”

“Omdat nu zo duidelijk blijkt dat in de directe omgeving van een zwart gat alleen Einsteins relativiteitstheorie bepalend is, verwacht ik dat we van andere zwarte gaten vergelijkbare foto’s gaan zien. Het is natuurlijk altijd spannender om juist iets te zien wat we niet hadden verwacht. Maar houvast vinden in bestaande theorieën is ook belangrijk om verder te komen.”

De EHT bestaat nu uit acht telescopen. Wijers hoopt dat daar in de toekomst meer bijkomen. “Er wordt nu gewerkt aan een nieuwe radiotelescoop in Namibië. Meer telescopen betekent scherpere plaatjes. Dan kunnen we bijvoorbeeld bewegend beeld gaan maken om te zien hoe het gas bij het zwarte gat precies ronddraait.”

Lees ook:

Zo ziet het onzichtbare er dus uit

Sterrenkundigen lieten drie jaar geleden voor het eerst het onmogelijke zien: een zwart gat