De gasstroom rond het beroemde zwarte gat M87* is een beetje wiebelig. Dit inzicht helpt astronomen de dynamiek van deze objecten beter te begrijpen.
Zwarte gaten laten zich niet gemakkelijk bestuderen. Alles wat je in erin zou stoppen, komt er nooit meer uit en de omstandigheden zijn extreem. Toch vond het team van de Event Horizon Telescope (EHT) een trucje om de eigenschappen van deze mysterieuze objecten te onderzoeken.
Met de opgedane kennis uit de eerste foto van het zwarte gat analyseerde het team archiefdata van hetzelfde gat. Naar aanleiding van die analyse concluderen ze nu dat de gasstroom rond het zwarte gat wiebelt.
‘Einstein liep als theoreticus vast op de nieuwe bevindingen’
Toen de Nederlandse natuurkundige Heike Kamerlingh Onnes iets geks ontdekte over supergeleiding, was dit onder veel fysici het gesprek van de dag. Maa ...
Dit inzicht geeft wetenschappers niet alleen de mogelijkheid allerlei vragen te beantwoorden over zwarte gaten. Hiermee zijn ook natuurkundige theorieën te testen onder extreme omstandigheden.
Met terugwerkende kracht
Het zwarte gat M87* bevindt zich in het centrum van sterrenstelsel M87, op een afstand van 55 miljoen lichtjaar, en is 6,5 miljard keer zo zwaar als onze zon. In 2019 werd de schaduw van het monster gefotografeerd door de EHT, een verzameling telescopen die samen een virtuele radiotelescoop met een schoteldiameter ter grootte van de aarde vormen. Ook in de jaren van 2009 tot en met 2013 zijn er al data van M87* verzameld. Er waren echter tot nog toe niet genoeg waarnemingen om een compleet beeld te krijgen.
Het EHT-team, waar onder anderen promovendi van de Radboud Universiteit Nijmegen en de Universiteit van Amsterdam deel van uitmaken, ontwikkelde met terugwerkende kracht een model op basis van de opgedane kennis uit de eerste foto van M87*. Zo konden de onderzoekers alsnog beelden van M87* in eerdere jaren reconstrueren en deze met elkaar vergelijken.
Lees meer over zwarte gaten in ons online dossier.
Daarbij vielen twee dingen op. Ten eerste bleef de grootte van de schaduw van het zwarte gat hetzelfde. Dit komt overeen met de voorspellingen van Einsteins algemene relativiteitstheorie.
Ten tweede wiebelt de gasstroom rond M87* door de jaren heen. De locatie van de heldere zijde van de ring varieert namelijk. Die locatie komt voort uit een relativistisch verschijnsel dat Doppler boosting heet en dat ontstaat wanneer materie extreem snel in de richting van de waarnemer beweegt.
Wel en niet kloppende ideeën
‘Dat de gasstroom wiebelt, is op zich niet verrassend’, zegt sterrenkundige Christiaan Brinkerink van de Radboud Universiteit Nijmegen. Hij is ook waarnemer bij de EHT, maar was niet betrokken bij deze studie. ‘De mate waarin de gasstroom varieert is echter erg relevant voor onderzoekers die zich bezighouden met zwarte gaten.’
Brinkerink legt uit dat we aan de hand van deze schommelingen meer over de dynamiek van het zwarte gat te weten kunnen komen. ‘We willen bijvoorbeeld weten welke kant het op draait en uit welke gebieden de straling precies afkomstig is. Door de veranderingen in de gasstroom te bestuderen en die te vergelijken met onze modellen – die gebaseerd zijn op onze huidige kennis over zwarte gaten – kunnen we kijken welke van onze ideeën over M87* wel en niet kloppen.’
Slechts het begin
Door te onderzoeken wat er precies rond M87* gebeurt, kunnen we zwarte gaten beter begrijpen, betoogt Brinkerink. ‘Het EHT-team benadrukte het al toen het de foto van M87* publiceerde: ‘Dit resultaat is geen eindstation, maar slechts een begin.’
Verder opent dit onderzoek deuren om natuurkundige theorieën te testen onder extreme omstandigheden die we nooit kunnen nabootsen op aarde. ‘M87* is een mooie plek om vragen te stellen over hoe de natuur zich buiten onze aarde gedraagt’, zegt Brinkerink.
