ERC Synergy Grant voor astronomen op zoek naar event horizon van zwart gat

ERC Synergy Grant voor astronomen op zoek naar event horizon van zwart gatClick here for a high res image. Klik hier voor een hoge resolutie foto.

 

Had Einstein gelijk? De Europese Onderzoeksraad (ERC) heeft 14 miljoen euro toegekend aan een team van Europese astrofysici om voor de eerste keer een nauwkeurig beeld van een zwart gat samen te stellen. Het team zal de voorspellingen van de huidige zwaartekrachtstheorieën toetsen, waaronder de algemene relativiteitstheorie van Einstein. Het project ‘BlackHoleCam' krijgt een Synergy Grant, de grootste en meest competitieve subsidie binnen de ERC.

 

Midden in de Melkweg ligt Sagittarius A*. Een mysterieuze bron van radiostraling. Het zou een zwart gat kunnen zijn, maar zeker weten astronomen het nog niet. Als er een zwart gat is, is er ook een waarnemingshorizon (event horizon) en een schaduw daarvan. Het BlackHoleCam-project heeft als doel die te meten. Ook wordt er naar nieuwe radiopulsars gezocht in de buurt van dit zwarte gat. De metingen worden vervolgens vergeleken met geavanceerde computersimulaties die op basis van zwaartekrachttheorieën het gedrag van licht en materie rond zwarte gaten voorspellen. Hierbij zal het team, onder leiding van drie onderzoekers (Heino Falcke van de Radboud Universiteit Nijmegen en ASTRON, Michael Kramer van het Max-Planck-Institut für Radioastronomie en Luciano Rezzolla van de Goethe Universiteit in Frankfurt en het Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik), verschillende telescopen over de hele wereld gebruiken.

Synergy grants worden via een ingewikkelde en zeer competitieve selectieprocedure door de ERC toegekend. Wetenschappelijke uitmuntendheid is het criterium. Het maximale subsidiebedrag is 15 miljoen euro, en het onderzoek moet door twee tot vier wetenschappers worden geleid. Binnen de huidige selectieronde werden 13 van de 449 subsidieaanvragen gehonoreerd, wat neerkomt op minder dan 3%. Vanuit alle hoeken van de Europese wetenschap werden voorstellen ingediend. Nog nooit eerder werd een astrofysica-aanvraag geselecteerd.

 

 

Schaduw van een zwart gat.
Copyright: M. Moscibrodzka & H. Falcke, Radboud Universiteit, Nijmegen.

_____________

Inhoudelijke omschrijving van het project

BlackHoleCam: Event horizon van zwarte gaten in beeld brengen

Zwarte gaten

Zwarte gaten staan bekend als een ongrijpbaar fenomeen, met een zwaartekrachtsveld dat zo groot is dat zelfs licht er niet aan kan ontsnappen. Het team is van plan om een ​​afbeelding van de waarnemingshorizon of event horizon te maken - de grens rond een zwart gat waarlangs licht wel naar binnen kan gaan, maar niet meer terug kan keren.

 

‘Hoewel de meeste astrofysici geloven dat zwarte gaten bestaan, heeft eigenlijk niemand er ooit een gezien,' zegt Heino Falcke, hoogleraar Radioastronomie aan de Radboud Universiteit in Nijmegen en ASTRON. ‘De techniek is nu zo ver gevorderd dat we zwarte gaten echt in beeld kunnen krijgen en hun bestaan kunnen bewijzen of weerleggen: zonder event horizon geen zwarte gaten'.

De kleinste schaduw meten
Maar als zwarte gaten zwart zijn en moeilijk met een camera vast te leggen, hoe moet men er dan naar kijken? Wanneer gasvormige materie door zwaartekracht richting de event horizon van het zwarte gat wordt aangetrokken, produceert dit een sterke radiostraling voordat het gas verdwijnt. De event horizon zou dan een donkere schaduw op die heldere emissie moeten werpen. Het ERC-consortium wil dit proberen te zien rond de mysterieuze radiobron, Sagittarius A*. Dit object zou ongeveer vier miljoen keer zoveel wegen als de zon en wordt gezien als het dynamische centrum van de Melkweg. Gezien de grote afstand tot Sagittarius A* komt de grootte van die schaduw overeen met een appel op de maan gezien vanaf de aarde.
Het zou mogelijk moeten zijn om zelfs zulke kleine details waar te nemen door metingen van hoge-frequentie radiotelescopen over de hele wereld te combineren. Deze techniek staat bekend als very long baseline interferometry (VLBI). Falcke heeft deze 'Event Horizon Telescope‘ vijftien jaar geleden voor het eerst voorgesteld, en nu werkt een internationaal samenwerkingsverband aan de daadwerkelijke realisatie. Falcke: ‘Met deze ERC-subsidie​ en de uitstekende Europese expertise zullen wij samen met onze internationale partners in staat zijn deze klus te klaren'.

Nog meer radio pulsars
Daarnaast wil de groep dezelfde radiotelescopen gebruiken om pulsars rond Sagittarius A* te vinden en te meten. Pulsars zijn snel ronddraaiende neutronensterren, die gebruikt kunnen worden als zeer nauwkeurige natuurlijke ‘ruimteklokken'.

‘Een pulsar in de buurt van een zwart gat zou uiterst waardevol zijn,' vertelt Michael Kramer, directeur van het Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. ‘Ze stellen ons in staat om de vervorming van ruimte en tijd door zwarte gaten te bepalen en hun eigenschappen met ongekende precisie te meten'. Hoewel radiopulsars alomtegenwoordig zijn in onze Melkweg is er verrassend genoeg decennialang geen enkele gevonden in het centrum van de Melkweg. Pas kortgeleden vonden Kramer en zijn team de allereerste radiopulsar rond Sagittarius A*. ‘We vermoeden dat er veel meer radiopulsars zijn, en als ze er zijn zullen we ze vinden,' zegt Kramer.

 

Gedrag van licht en materie
Maar hoe is te bewijzen dat er een zwart gat in onze Melkweg is en niet iets anders dat zeer overeenkomstig gedrag vertoont​? Om dit te doen zullen de onderzoekers de metingen van de schaduw van het zwarte gat en de beweging van pulsars en de sterren rond Sagittarius A* vergelijken met gedetailleerde computersimulaties op basis van zwaartekrachtstheorieën die het gedrag van licht en materie rondom zwarte gaten voorspellen.

‘De afgelopen jaren hebben wij enorme vooruitgang geboekt in de computationele astrofysica,' stelt Luciano Rezzolla, hoogleraar Theoretische astrofysica aan de Goethe Universiteit in Frankfurt en de leider van de onderzoeksgroep Zwaartekrachtsgolfmodellering (gravitational-wave modelling) aan het Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam.
‘We kunnen nu precies uitrekenen hoe ruimte en tijd worden vervormd door de immense zwaartekrachtsvelden van een zwart gat, en bepalen hoe licht en materie zich in de buurt van zwarte gaten voortplanten,' merkt hij op. ‘Einsteins algemene relativiteitstheorie is de beste zwaartekrachtstheorie die we kennen, maar het is niet de enige. We maken gebruik van deze observaties om te achterhalen of het fenomeen zwart gat, één van de meest gekoesterde astrofysische objecten, ​​wel of niet bestaat. Tot slot hebben we de mogelijkheid om de zwaartekracht te testen in een regime dat tot voor kort nog behoorde tot het rijk van de science fiction; het zal een keerpunt vormen in de moderne wetenschap,' zegt Rezzolla.

 

Blackholecam netwerk

 

 

Contactinformatie

Radboud Universiteit Nijmegen
Heino Falcke
h [dot] falcke [at] astro [dot] ru [dot] nl
Phone, mobile: +49 151 23040365, office: +31 24-36-52020

Iris Roggema (press officer)
media [at] ru [dot] nl
Phone: +31 24 3616000

Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Michael Kramer
mkramer [at] mpifr-bonn [dot] mpg [dot] de
Phone: +49 228 525 278

Norbert Junkes  (press officer)
njunkes [at] mpifr-bonn [dot] mpg [dot] de
Phone:      +49 228 525 399 

 

Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert Einstein Institute)

Luciano Rezzolla
luciano [dot] rezzolla [at] aei [dot] mpg [dot] de

Elke Müller (press officer)
elke [dot] mueller [at] aei [dot] mpg [dot] de
Phone: +49 331 567 7303

 

 

Principal investigators:

Heino Falcke, Radboud University Nijmegen and ASTRON, The Netherlands;

Michael Kramer, Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Germany and University of Manchester, UK;

Luciano Rezzolla, Goethe University Frankfurt and Max-Plank-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), Germany.

Design: Kuenst.    Development: Dripl.    © 2020 ASTRON