Radertje in de zoektocht naar het zwarte gat

De hele wereld keek woensdag naar de onthulling van de eerste afbeelding van een zwart gat. Maar zonder Ronald Hesper van het Groningse Kapteyn Instituut was die afbeelding er misschien niet gekomen. ‘Bellen ze je ‘s nachts, uren voor de observatie. “Hij doet het niet!”’
Door Christien Boomsma

Je kunt geen boek over de ruimte openslaan, geen sciencefictionfilm bekijken, of ze zijn er: zwarte gaten. Plekken in de ruimte waar de zwaartekracht zo gigantisch groot is, dat natuurwetten niet meer gelden. Dat geen materie, geen straling, zelfs geen licht eraan kan ontsnappen.

Je zou bijna vergeten dat zwarte gaten tot woensdag een theorie waren. Eentje met heel veel circumstantial evidence, maar toch. Niemand had er ooit eentje gezien.

Dat kon ook niet: zwarte gaten zijn weliswaar heel groot, maar toch: als je er een wilt zien, is het zoiets als speuren naar een bierviltje op de maan vanaf de aarde. Wil je dat fatsoenlijk in beeld brengen, dan heb je een telescoop nodig, zo groot als de aarde.

Een grote waarneming

Tot de Nijmeegse astronoom Heino Falcke en de Amerikaanse Shep Doeleman met een slim plan kwamen: wat als je nu de signalen van telescopen van over de hele aarde koppelt tot één grote waarneming?

Dat is precies wat er gebeurde bij de Event Horizon Telescope (EHT). Acht telescopen, van de Zuidpool tot Chili, van Arizona tot Spanje en Hawaii keken op hetzelfde moment naar Sagittarius A, het zwarte gat in het centrum van onze eigen Melkweg en naar een zwart gat in Messier 87, een sterrenstelsel verderop.

Een beetje zoals ook al gebeurt met de radiotelescopen van Westerbork, die door het slim combineren van signalen grote delen van de hemel beslaan.

‘Maar het is een gigantische onderneming’, vertelt Ronald Hesper van het Kapteyn Instituut. ‘Er zijn maar een paar dagen per jaar dat al die telescopen op het noordelijk en zuidelijk halfrond tegelijk die zwarte gaten in beeld kunnen brengen. De signalen van die telescopen zijn ook niet compatibel.’

Telescopen

Daarvoor is de Block Down Converter nodig – de BDC – een in serie geschakeld apparaat in de telescoop, dat de de signalen van alle telescopen verenigbaar maakt.

‘Er was er eentje gebouwd door Massachusetts Institute of Technology (MIT)’, vertelt Hesper. ‘Maar die was nog niet helemaal af. Ze wilden er zes gebouwd hebben door de industrie, maar dat bleek veel te duur.’

En toen – in 2014 – werd Hesper benaderd door de projectmanager van EHT. Want bij het Kapteyn Instituut hebben ze door de bouw van ontvangers voor de Chileense ALMA-telescoop ervaring met in serie gebouwde hoogfreqentie apparatuur.

‘Er bleken alleen behoorlijk wat bugs in de besturing te zitten’, weet Hesper nog. ‘Er kwamen nogal wat stoorsignalen uit.’

Niet alleen bouwde Hesper samen met technicus Rob de Haan – veelal in de avonduren – de zes converters; een jaar later toen het project werd uitgebreid, maakte hij er nog zes. ‘En omdat ik had lopen zeuren, dat er van alles mis mee was, zeiden ze: “Doe er dan wat aan!”’

Bizar

Hij debugde, filterde storing weg en verbeterde het gehele ontwerp. En in 2017 – in 2016 was wel iets waargenomen, maar beperkt – ging het los. ‘Het was bizar. Het weer was werkelijk op álle plekken goed’, zegt hij. ‘Dat gebeurt bijna nooit!’

En nóg was het bijna misgegaan. Want enkele uren voor de observatie zou beginnen, om vier uur ‘s nachts werd Hesper – standby voor problemen met ‘zijn’  converters – uit zijn bed gebeld door de Arizonatelescoop. ‘”Hij doet het niet”’, zeiden ze.’

Via de telefoon en Skype moest Hesper het apparaat debuggen. ‘Alsof je je moeder via de telefoon probeert uit te leggen wat er mis is met haar computer’, herinnert hij zich.

Tenenkrommend spannend was het. ‘Zeven minuten voor de waarneming begon, was het opgelost. Ze klapten het deksel erop, klikten hem in de telescoop en kárren!’ zegt hij.

Drugskartel

Gelukkig maar, want het jaar erna, tijdens de waarnemingen van 2018, mislukte alles wat goed ging in 2017. ‘ALMA in Chili had voor het eerst in jaren een stroomstoring. Hawaii kampte met slecht weer. In Granada stond zoveel wind dat ze de telescoop niet eens aan konden zetten en de telescoop in Mexico werd overvallen door een drugskartel.’

De waarnemingen uit 2017 – zes kubieke meter aan harde schijven, want het zijn te veel data om via het internet te versturen – waren intussen naar diverse wetenschapsconsortia gestuurd. Een jaar lang werd eraan gerekend.

Woensdag werd het resultaat bekend: een afbeelding van een zwarte vlek waar licht en straling omheen wervelt in een gigantische draaikolk. ‘It’s like looking at the gates of hell’, zei Falcke tijdens de persconferentie. ‘To the end of space and time.’

Verstoring

Opvallend is overigens dat de afbeelding niet van ons ‘eigen’ zwarte gat Sagittarius A* is, maar van het zwarte gat in M87. ‘De schijf van stof waar we doorheen moeten kijken, bleek voor veel verstoring te zorgen’, zegt Hesper. ‘Bovendien verandert de situatie van minuut tot minuut.’

Het zwarte gat in M87 bleek ‘rustiger’. Bovendien is het groter en gaan veranderingen daardoor langzamer.

Hesper volgde de bekendmaking woensdag samen met alle collega’s van het Kapteyn Instituut via een livestream. ‘Ik ben een klein radertje in het systeem, maar wel een essentieel radertje en daarmee onderdeel van het hele proces’, zegt hij. ‘En dat is toch wel heel bijzonder.’

English

11 April 2019 | 16-4-2019, 13:28