In de toekomst moet het zeker mogelijk zijn om een onbemande sonde naar een zwart gat te sturen en van dichtbij uit te laten zoeken of onze (soms ronduit wilde) ideeën over zwarte gaten eigenlijk wel hout snijden.
Dat betoogt astrofysicus Cosimo Bambi in een onderzoekspaper, verschenen in het blad iScience. “De publicatie suggereert simpelweg dat het niet heel onrealistisch is om een sonde naar het dichtstbijzijnde zwarte gat te sturen, de aard van dat object te onderzoeken en Einsteins Algemene Relativiteitstheorie daar te toetsen,” vertelt hij aan Scientias.nl. “Op dit moment hebben we de technologie er niet voor. Maar over 20 of 30 jaar misschien wel.”
Een zwart gat
Voor we kunnen dromen van metingen in de nabijheid van een zwart gat, zijn er echter nog twee belangrijke hordes te nemen. Zo moeten we allereerst een zwart gat zien te vinden dat niet al te ver van de aarde verwijderd is. Er zijn wel aanwijzingen dat er binnen enkele tientallen lichtjaren afstand van de aarde zwarte gaten te vinden zijn, maar het is lastig gebleken om ze daadwerkelijk te detecteren. Zwarte gaten geven geen licht af en zijn in feite dus onzichtbaar; hun bestaan kan alleen worden afgeleid uit de invloed die de compacte objecten met hun zwaartekracht op de omgeving uitoefenen. “Op dit moment denk ik dat we een nabijgelegen zwart gat het beste kunnen vinden door te zoeken naar compacte objecten in de buurt, die materie uit het interstellaire medium naar zich toetrekken,” vertelt Bambi aan Scientias.nl. “De ruimte tussen de sterren in ons Melkwegstelsel is niet leeg: zelfs als de dichtheid niet hoog is, zijn er deeltjes. Een geïsoleerd zwart gat trekt de deeltjes in het interstellaire medium eromheen aan en terwijl het zwarte gat deze naar zich toetrekt, zenden die deeltjes elektromagnetische straling uit (die we dus wel kunnen waarnemen, red.). Omdat de dichtheid van het interstellaire medium niet hoog is, is de totale lichtkracht laag, maar nog steeds detecteerbaar als we op zoek zijn naar objecten binnen 20-25 lichtjaar van de aarde.” En Bambi verwacht dan ook dat het mogelijk moet zijn om binnen een jaar of tien een zwart gat te ontdekken dat zich op minder dan 25 lichtjaar afstand van de aarde bevindt.
Nanosonde
Maar daarmee zijn we er nog niet. Want dan moeten we ook nog een sonde ontwikkelen die daar naartoe kan reizen. Traditionele ruimtesondes zijn te log en traag om de reis te maken. En daarom denkt Bambi aan nanosondes: “Voor nu de meest veelbelovende optie voor interstellaire missies.” Deze nanosondes bestaan eigenlijk uit twee onderdelen: een chip en een lichtzeil. “De chip is ongeveer 1 cm2 groot en weegt ongeveer 1 gram en herbergt een computerprocessor, zonnepanelen, een navigatie- en communicatiesysteem, enzovoort,” legt Bambi uit. Die chip is verbonden met een extreem dun zeil met een oppervlak van ongeveer 10 m2. “Het idee is dan om de nanosonde te versnellen door krachtige laserstralen vanaf de aarde op het lichtzeil te richten. De stralingsdruk van de laserstralen zou de sonde moeten versnellen tot deze zijn doelsnelheid bereikt, die een fractie van de lichtsnelheid bedraagt (bijvoorbeeld 1/3 van de snelheid van het licht).”
Toekomstmuziek
Het klinkt als een plan. Maar ook de nanosonde is – net als de ontdekking van een nabij zwart gat – nog toekomstmuziek, benadrukt Bambi. “De uitdaging hierbij is dat alles op een kleine chip moet passen.”
Geduld
Ook dat is echter een probleem dat we de komende decennia hopelijk kunnen gaan tackelen. En dan komt zo’n missie naar een nabij zwart gat toch wel heel dichtbij. Maar ook als we eenmaal een nabij zwart gat hebben ontdekt en een nanosonde hebben ontwikkeld en gelanceerd, blijft geduld toch wel het sleutelwoord. Want stel dat de nanosonde rond 2050 kan vertrekken en zich met ongeveer 1/3 van de snelheid van het licht verplaatst, dan duurt het nog zo’n 70 jaar voordat deze een zwart gat dat zich op 20 tot 25 lichtjaar afstand van de aarde bevindt, weet te bereiken. De verzamelde data zouden vervolgens nog eens 20 jaar nodig hebben om weer op aarde te arriveren, waardoor mensen die pas rond het jaar 2140 kunnen gaan analyseren.
Doorzetten
Het is enigszins teleurstellend dat het allemaal zolang moet gaan duren, erkent Bambi. En je kunt je afvragen of mensen wel bereid zullen zijn om heel veel tijd en geld in een project te stoppen waar ze zelf nooit de vruchten van zullen plukken. Maar Bambi is daar wel optimistisch over. Hij wijst erop dat er binnen de wetenschappelijke wereld wel vaker tijdrovende en kostbare projecten worden opgezet, waarbij mensen die aan de wieg van zo’n project staan nooit de resultaten ervan onder ogen zullen zien. Een modern voorbeeld daarvan is de Future Circular Collider; een deeltjesversneller waar momenteel over wordt nagedacht. “Het haalbaarheidsonderzoek wordt naar verwachting dit jaar afgerond. Als het allemaal doorgaat, zou de bouw ergens in het volgende decennium kunnen beginnen, waarna de eerste versie van deze deeltjesversneller in de jaren veertig van deze eeuw kan gaan opereren, en de twee versie pas in de jaren zeventig. Het experiment kan wel tot 2100 doorlopen, maar de mensen die nu aan dit idee werken, zullen de eindresultaten ervan nooit zien.” Bovendien zijn er heel veel goede redenen te bedenken om zwarte gaten eens van wat dichterbij te gaan bekijken, betoogt Bambi. “Ik denk dat we het serieus moeten overwegen, omdat het ons kan helpen om vragen over zwarte gaten en de Algemene Relativiteitstheorie te beantwoorden die mogelijk op geen enkele andere manier beantwoord kunnen worden.”
Dus ja, misschien moeten we er de komende decennia gewoon de schouders onder zetten. Want, zo stelt Bambi, met een beetje doorzettingsvermogen – en wellicht een pietsje geluk – is het allemaal echt haalbaar. Bovendien zou het ook zeker niet voor het eerst zijn dat mensen iets wat schier onmogelijk lijkt, mogelijk maken. “Het klinkt misschien gek en in zekere zin meer als sciencefiction, maar mensen zeiden ook dat we nooit in staat zouden zijn om zwaartekrachtsgolven te detecteren,” stelt Bambi. “Maar 100 jaar later lukte het. En mensen dachten ook dat we nooit de schaduw van zwarte gaten zouden kunnen zien. En nu, 50 jaar later, hebben we er al twee gefotografeerd.” Kortom: we moeten niet te snel concluderen dat iets niet kan – en misschien toch maar eens onze zinnen gaan zetten op een spannende missie naar een nabij zwart gat.
