Een ster die langs het superzware zwart gat in het midden van de Melkweg scheerde, bewijst dat de algemene relativiteitstheorie zelfs onder extreme omstandigheden standhoudt.

Astronomen van het European Southern Observatory (ESO) observeerden een ster die heel dicht langs Sagittarius A* raasde, het superzware zwarte gat dat zich schuilhoudt in het midden van ons sterrenstelsel. De ster, S2 genaamd, waagde zich op minder dan 20 miljard kilometer van het zwarte gat – ongeveer vier keer de afstand tussen Neptunus en de zon.

‘Het midden van het sterrenstelsel is het perfecte laboratorium’, zegt Reinhard Genzel van het Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik in Duitsland. ‘Een ster die zo dicht bij het zwarte gat komt voelt extreem veel zwaartekracht – en dat is een uitgelezen kans om te zien of de algemene relativiteitstheorie ook op zulke plaatsen werkt.’

Artistieke impressie van hoe S2 het zwarte gat voorbijraast. Bron: ESO

De onderzoekers bestudeerden S2 al tien jaar voordat ze in 2002 in de buurt van het zwarte gat kwam. Maar de telescopen waarmee de onderzoekers haar toen in de gaten hielden konden niet alles goed observeren. Gelukkig passeerde S2 zestien jaar later – in mei dit jaar – nóg eens het zwarte gat en kregen de astronomen een tweede kans.

Supertelescoop

Deze keer verbonden de onderzoekers vier telescopen uit Chili met elkaar om zo een extra krachtige telescoop te creëren – die vier vormden samen het equivalent van een telescoop met een diameter van wel 120 meter. Met zo’n telescoop kun je de maan tot op de centimeter nauwkeurig bekijken.

Bewapend met deze nieuwe technologie, bekeken de astronomen S2 terwijl zij opnieuw langs het zwarte gat scheerde. Het lukte om haar licht zo nauwkeurig te meten, dat de onderzoekers konden zien hoe S2 van kleur veranderde terwijl de ster door de ruimte bewoog.

De kleurverandering op zich is nog niet zo spannend. Objecten in de ruimte veranderen wel vaker van kleur – iets wat we kennen als het Doppler-effect. Wanneer iets naar je toe beweegt, worden de lichtstralen van dat object samengedrukt. Daardoor worden de lichtgolven korter en dus blauwer. Andersom lijken objecten die zich van je af bewegen juist een stukje roder, omdat hun licht wordt uitgerekt.

Sagittarius A* is een superzwaar zwart gat in het midden van de Melkweg. Beeld: Paris Observatory/LESIA
LEESTIP In het Pocket Science-deel Ruimtetijd vertelt Yannick Fritschy op toegankelijke wijze hoe Einstein ruimte en tijd bijeenbracht. Nu van € 10,00 voor € 7,50 Bestel in onze webshop

Zwaartekrachtkleuren

Maar in dit geval merkten de onderzoekers nóg iets op. Niet alleen de beweging van de ster, maar ook de zwaartekracht waarmee het zwarte gat aan S2 trok, beïnvloedde haar kleur. Het zwarte gat trok als het ware zo hard aan het licht van de ster, dat het licht hierdoor langer en dus roder werd.

‘Roodverschuiving door zwaartekracht raakt aan de kern van de algemene relativiteitstheorie’, zegt Feryal Ozel van de Arizona State University. ‘Eerder is het al gezien bij de zon, nabijgelegen sterren en witte dwergen, maar dit is de eerste keer dat we het ook zien bij een object dat zo ver weg staat en om een zwart gat heen draait.’

De roodverschuiving was precies zoals voorspeld door de algemene relativiteitstheorie. Al wijzen onderzoekers erop dat dit nog niet betekent dat de theorie helemaal klopt. ‘We weten dat Einsteins theorie op de allerkleinste schaal en bij extreme condities niet langer werkt’, zegt Genzel. Maar voorlopig is de theorie robuust genoeg om stand te houden in de buurt van een superzwaar zwart gat.

Het onderzoek verscheen in Astronomy & Astrophysics.

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder: