Het idee is om een aantal satellieten in een baan rond de aarde te brengen die de zwarte gaten in hogere resolutie gaan vastleggen.

Een paar weken geleden stond de gehele astronomische gemeenschap – en de wereld – even op z’n kop. Het lukte onderzoekers namelijk om de eerste foto van een zwart gat te maken; een geweldige primeur. Want hoewel wetenschappers wel vermoedden dat zwarte gaten bestaan, was dit slechts gebaseerd op indirecte waarnemingen en theorieën. Met de foto van het zwarte gat – of nauwkeuriger gezegd: de schaduw van de waarnemingshorizon – was het definitieve bewijs voor het bestaan van zwart gaten officieel geleverd.

Vervolg
Maar onderzoekers laten het hier niet bij zitten. De volgende uitdaging staat namelijk alweer voor de deur: nog scherpere foto’s maken waarmee Einsteins relativiteitstheorie getest kan worden. Hoe? Sterrenkundigen van de Radboud Universiteit hebben onder andere samen met de Europese ruimtevaartorganisatie een methode bedacht om dat voor elkaar te krijgen. Zo stellen ze in hun paper voor om radiotelescopen de ruimte in sturen die de zwarte gaten moeten gaan waarnemen.


Satellieten
Het idee is om twee of drie satellieten in een baan rond de aarde te brengen. “Het heeft veel voordelen om satellieten te gebruiken in plaats van vaste radiotelescopen op aarde zoals gedaan is bij de Event Horizon Telescope (EHT),” zegt hoofdonderzoeker Freek Roelofs. “In de ruimte kun je waarnemingen doen met hogere radiofrequenties omdat die frequenties vanaf aarde uitgefilterd worden door de atmosfeer. Ook de afstand tussen de telescopen wordt groter in de ruimte. Hiermee kan een grote sprong voorwaarts gemaakt worden. We zouden foto’s kunnen maken met een resolutie die meer dan vijf keer hoger is dan de EHT.”

Einsteins algemene relativiteitstheorie
En met zulke scherpe foto’s van zwarte gaten, kan Einsteins algemene relativiteitstheorie nog beter getest worden. Op deze foto’s zullen namelijk de details van zwarte gaten nog meer naar voren komen. “Als er kleine afwijkingen van Einsteins theorie zijn, zouden we die moeten zien,” zegt hoogleraar radioastronomie Heino Falcke. De onderzoekers willen bovendien proberen vijf extra zwarte gaten te fotograferen die kleiner zijn dan de zwarte gaten waar de EHT zich op concentreert.

Simulaties
Maar hoe gaat zo’n foto van een zwart gat er in hogere resolutie precies uitzien? Met simulaties hebben de onderzoekers geprobeerd om een beeld te krijgen van hoe foto’s van het zwarte gat Sagittarius A*eruit zouden zien als ze gemaakt waren door de voorgestelde satellieten. Hiervoor maakten ze gebruik van modellen van het gedrag van het plasma rond het zwarte gat en de straling die daardoor wordt uitgezonden. “De simulaties zien er wetenschappelijk gezien veelbelovend uit, maar op technisch vlak zijn nog obstakels te overwinnen,” zegt Roelofs.


Linksboven: Model van Sagittarius A* op een waarneemfrequentie van 230 GHz. Rechtsboven: Simulatie van een foto van dit model met de EHT. Linksonder: Model van Sgr A* op een waarneemfrequentie van 690 GHz. Rechtsonder: Simulatie van een foto van dit model met de EHI. Afbeelding: Radboud Universiteit

Het idee is dat de satellieten in eerste instantie los van de EHT telescopen gaan fungeren. Maar de onderzoekers denken ook na over een hybride systeem, waarbij de zwevende telescopen gecombineerd worden met die op aarde. “Met zo’n hybride vorm zouden er ook mogelijkheden zijn voor het maken van bewegende beelden van een zwart gat,” zegt Falcke. “En je zou nog meer en ook zwakkere bronnen kunnen waarnemen.”