Het klinkt misschien afgezaagd om te zeggen dat het heelal vol mysteries is. Maar het is waar.
De belangrijkste daarvan zijn zaken als Dark Matter, Dark Energy en natuurlijk onze oude vrienden de Black Holes. Zwarte gaten zijn misschien wel de meest interessante van allemaal, en de moeite om ze te begrijpen - en te observeren - is aan de gang.
Die inspanning zal in april worden opgevoerd, wanneer de Event Horizon Telescope (EHT) ons eerste beeld van een Black Hole en de horizon van het evenement probeert vast te leggen. Het doelwit van de EHT is niemand minder dan Boogschutter A, het monsterzwarte gat dat in het centrum van ons Melkwegstelsel ligt. Hoewel de EHT 10 dagen besteedt aan het verzamelen van de gegevens, zal de daadwerkelijke afbeelding pas worden verwerkt en beschikbaar zijn tot 2018.
De EHT is geen enkele telescoop, maar een aantal radiotelescopen over de hele wereld die allemaal met elkaar zijn verbonden. De EHT omvat supersterren van de astronomiewereld zoals de Atacama Large Millimeter Array (ALMA) en minder bekende 'scopes zoals de South Pole Telescope (SPT.) Vooruitgang in zeer lange baseline-interferometrie (VLBI) heeft het gehaald mogelijk om al deze telescopen met elkaar te verbinden, zodat ze zich gedragen als één grote telescoop ter grootte van de aarde.
De gecombineerde kracht van al deze telescopen is essentieel, want hoewel het doelwit van de EHT, Boogschutter A, meer dan 4 miljoen keer de massa van onze zon heeft, is het 26.000 lichtjaar verwijderd van de aarde. Het is ook slechts ongeveer 20 miljoen km breed. Enorm maar klein.
De EHT is om een aantal redenen indrukwekkend. Om te kunnen functioneren is elk van de componenttelescopen gekalibreerd met een atoomklok. Deze klokken houden de tijd bij met een nauwkeurigheid van ongeveer een biljoenste seconde per seconde. De inspanning vereist een leger van harde schijven, die allemaal via jet-liner worden vervoerd naar de Haystack Observatory bij MIT voor verwerking. Die verwerking vereist een zogenaamde rastercomputer, een soort virtuele supercomputer met 800 CPU's.
Maar wat zullen we zien als de EHT eenmaal zijn ding heeft gedaan? Wat we zouden kunnen zien als we deze afbeelding eindelijk krijgen, is gebaseerd op het werk van drie grote namen in de natuurkunde: Einstein, Schwarzschild en Hawking.
Als gas en stof het zwarte gat naderen, versnellen ze. Ze versnellen niet alleen een beetje, ze versnellen veel, en dat zorgt ervoor dat ze energie uitstralen, wat we kunnen zien. Dat zou de halve maan van licht zijn in de afbeelding hierboven. De zwarte klodder zou een schaduw zijn die door het gat zelf over het licht wordt geworpen.
Einstein voorspelde niet precies het bestaan van zwarte gaten, maar zijn algemene relativiteitstheorie wel. Het was het werk van een van zijn tijdgenoten, Karl Schwarzschild, dat in feite vastlegde hoe een zwart gat zou kunnen werken. Snel vooruit naar de jaren 70 en het werk van Stephen Hawking, die de zogenaamde Hawking Radiation voorspelde.
Alles bij elkaar geven de drie ons een idee van wat we zouden kunnen zien als de EHT eindelijk zijn gegevens vastlegt en verwerkt.
Einsteins algemene relativiteitstheorie voorspelde dat superzware sterren de ruimtetijd voldoende zouden vervormen, zodat zelfs licht niet aan hen zou kunnen ontsnappen. Het werk van Schwarzschild was gebaseerd op de vergelijkingen van Einstein en onthulde dat zwarte gaten de horizon van evenementen zullen hebben. Geen licht dat van binnenuit de gebeurtenishorizon wordt uitgezonden, kan een externe waarnemer bereiken. En Hawking Radiation is de theoretische straling van het zwarte lichaam die naar verwachting wordt afgegeven door zwarte gaten.
De kracht van de EHT zal ons helpen ons begrip van zwarte gaten enorm te verduidelijken. Als we zien wat we denken te zien, bevestigt dit Einsteins theorie van algemene relativiteitstheorie, een theorie die keer op keer observationeel is bevestigd. Als EHT iets anders ziet, iets wat we helemaal niet hadden verwacht, dan betekent dat dat de Algemene Relativiteit van Einstein het bij het verkeerde eind had. Niet alleen dat, maar het betekent ook dat we de zwaartekracht niet echt begrijpen.
In natuurkundige kringen zeggen ze dat het nooit slim is om tegen Einstein in te zetten. Hij is keer op keer bewezen. Om erachter te komen of hij weer gelijk had, moeten we wachten tot 2018.
