Nobelprijs voor drietal dat ‘donkerste geheimen van universum’ onderzocht
Albert Einstein heeft nooit willen of durven geloven dat er kosmische objecten bestaan waar de zwaartekracht zó groot is dat zelfs licht er niet aan kan ontsnappen. Nochtans vloeien zwarte gaten – want zo heten die objecten – logisch voort uit de algemene relativiteitstheorie waarmee Einstein de zwaartekracht als een kromming van de ruimtetijd beschreef. In 1965, tien jaar na zijn dood, toonde de jonge Britse wiskundige Roger Penrose (eind deze maand 90) aan wat er gebeurt als op een bepaald punt de veldvergelijkingen van de relativiteitstheorie ‘tilt slaan’. Dat zou leiden tot een wiskundige absurditeit, of ‘singulariteit’. In dat punt zou de (massa)dichtheid oneindig groot worden en zouden de natuurwetten niet meer gelden.
Daarmee had Penrose, die net als zijn nog bekendere vak- en landgenoot Stephen Hawking aan de universiteit van Cambridge doctoreerde, het bestaan van zwarte gaten nog niet bewezen. In het beste geval had hij een manier gevonden om Einsteins theorie tot in de meest extreme omstandigheden te testen. Zo formuleerde het Nobelprijscomité het vandaag ook, nadat het de helft van de onderscheiding aan Penrose had toegekend.
Het ongelijk van Einstein Gelukkig voor de excentrieke Brit – Penrose wordt door zijn uitstapjes naar het grensvlak van de fysica weleens als buitenstaander gezien – heeft de relativiteitstheorie de afgelopen decennia alle beproevingen met glans doorstaan.
Paradoxaal genoeg werd zo samen met Einsteins gelijk ook diens ongelijk bewezen: namelijk dat zwarte gaten wel degelijk bestaan. Vandaag zijn ze zelfs geen zeldzaamheid meer: de laatste jaren worden er bij bosjes nieuwe exemplaren ontdekt. Meestal gebeurt dat via de gravitatiegolven die de zwarte gaten uitstralen, maar heel soms schuift er een eentje voor de lens van een telescoop – zoals anderhalf jaar geleden, toen radioastronomen uitpakten met de allereerste ‘foto’ van een zwart gat.
Ook in de Melkweg liggen er honderden miljoenen zwarte gaten verscholen. Het belangrijkste (want zwaarste) heet Sagittarius A* en ligt er zelfs pal middenin. Dat er in onze achtertuin een zwart gat rondhangt, wordt al sinds begin jaren 90 vermoed. Pas heel recent, na bijna dertig jaar observeren, konden twee astronomenteams daarover onafhankelijk van elkaar uitsluitsel brengen. Het ene team, aangestuurd door de Duitse astrofysicus Reinhard Genzel (68), deed dat met de telescopen van de Europese Sterrenwacht in de Chileense woestijn. Het andere, dat van de Amerikaanse astronome Andrea Ghez (55), maakte gebruik van de Amerikaanse Keck-telescopen op Hawaï. Genzel en Ghez mogen de andere helft van de Nobelprijs (in totaal goed voor 955.000 euro) onder elkaar verdelen.
Pas heel recent konden twee astronomenteams uitsluitsel brengen over het zwarte gat dat pal midden in onze Melkweg ligt
Vlak na de eeuwwisseling vond het team van Ghez een ster die in slechts zestien jaar om Sagittarius cirkelt – ter vergelijking: onze zon doet daar 200 miljoen jaar over. Die enorm vervormde baan hielp om de massa van het zwarte gat te bepalen: het bleek vier miljoen keer zo zwaar als de zon. De waarnemingen door Genzels team bevestigden het bestaan en de massa van dit supermassieve zwarte gat in het centrum van ons sterrenstelsel. De ontdekking en identificatie van Sagittarius vormt voorlopig het sluitstuk in ruim een halve eeuw onderzoek naar zwarte gaten.