Het licht rond het beroemde zwarte gat blijkt te dansen en deinen

Nee, hij heeft niet te veel gedronken en voor zover we weten eet hij ook voldoende. Toch staat het reusachtige zwarte gat in het centrum van sterrenstelsel M87 − het monster dat astronomen vorig jaar op de foto zetten − een beetje wiebelig op de spreekwoordelijke benen. Of, nauwkeuriger: het is niet het gat zélf, maar het licht eromheen dat danst, deint en draait, zo schrijven astronomen in het huidige nummer van het vakblad The Astrophysical Journal.

Zwarte gaten behoren tot de extreemste voorwerpen in de kosmos, en zijn daarom bij uitstek geschikt als toetssteen voor onze kennis over de natuurwetten. De nieuwe ontdekking is het volgende succes van de Event Horizon Telescope (EHT). Dat internationale samenwerkingsverband knoopte telescopen over de hele wereld aan elkaar, zodat effectief een reuzentelescoop grofweg zo groot als de aarde ontstond.

Ook in de jaren voordat astronomen de beroemde foto schoten, verzamelden prototypen van de EHT al meetgegevens. Die oudere gegevens van het gat dat op zo’n 55 miljoen lichtjaar afstand van de aarde staat en zo’n 6,5 miljard maal zwaarder is dan de zon, waren onvoldoende gedetailleerd voor een foto. Nu blijken ze alsnog van nut.

Vurig glazuur

Astronomen konden eruit afleiden dat de ring van licht − op de foto zichtbaar als het vurige glazuur van de donut − een beetje wiebelt. Die ring is niet egaal: onderaan is hij helderder dan bovenaan. Was de foto een paar jaar eerder genomen, zo schrijven de astronomen nu, dan had die lichtere vlek op een andere plek gezeten.

‘We wisten al dat het er rond een zwart gat turbulent aan toegaat’, zegt astrofysicus Sera Markoff (Universiteit van Amsterdam), co-auteur van het nieuwe artikel. Het licht is afkomstig uit een roterende verzameling gas die rond vrijwel elk zwart gat kolkt: de accretiestroom. ‘Het is nu voor het eerst dat we in kaart brengen hóe dat gas beweegt.’

De lichte cirkel die je op de foto ziet, is overigens geen een-op-eenbeeld van de accretiestroom. Het licht wordt door de enorme zwaartekracht van het zwarte gat namelijk afgebogen en vervormd. Het is zelfs mogelijk dat de ring afkomstig is van gas dat zich in werkelijkheid áchter het zwarte gat bevindt.

Wegstrepen

De nieuwe meting geeft meer inzicht in hoe zwarte gaten zich gedragen. Astronomen beschikken over tientallen computermodellen voor dat gedrag, allemaal gebaseerd op de formules van Albert Einsteins algemene relativiteitstheorie. Elk model doet andere aannames over onder meer het magneetveld van het zwarte gat, de invloed van zijn grotesk grote zwaartekracht en de bewegingen van het gas. Door waarnemingen naast de modellen te leggen, vallen steeds meer mogelijke modellen af. ‘Bij de publicatie van de eerste foto in 2019 konden we er al een paar wegstrepen. Nu vallen er weer enkele af’, zegt Markoff.

Mathematisch fysicus en zwartegatenkenner Marcel Vonk (Universiteit van Amsterdam), niet bij de EHT betrokken, noemt het nieuwe onderzoek een mooi staaltje Sherlock Holmeswerk. ‘Uit heel beperkte data weten ze toch allerlei informatie over het zwarte gat los te peuteren’, zegt hij. ‘Dit is een flinke stap voorwaarts ten opzichte van één enkele foto.’

De vervolgwaarnemingen met de EHT die gepland stonden voor dit jaar zijn door corona uitgesteld. In maart of april 2021 volgt een nieuwe kans. Astronomen hopen na de eerste foto dan ook de eerste film van een zwart gat te schieten.