‘In de tweede klas van de middelbare school, ik was een jaar of dertien, vroeg een leraar wat iedereen wilde worden. Ik zei: “Astronoom”. Hij begon hard te lachen. Elk jaar vroeg hij het opnieuw. Ik gaf telkens hetzelfde antwoord.’ En dat terwijl Remo Tilanus in de brugklas niet eens zo goed was in wiskunde. ‘Toen ik voor het eerst te maken kreeg met van die x’en vond ik dat best moeilijk te begrijpen.’
Inmiddels is hij projectmanager van de Event Horizon Telescope, met afstand de grootste telescoop ter wereld. Dat wijduitgestrekte netwerk van radiotelescopen heeft een foto opgeleverd van een heus zwart gat, die sinds hij vorige week werd geopenbaard, de wereld in zijn greep heeft.
Raadselachtig
Zwarte gaten spreken al dik honderd jaar tot de verbeelding. Het zijn de extreemste voorspellingen die Einsteins algemene relativiteitstheorie doet. Wat zich ín een zwart gat afspeelt, is raadselachtig. De grens met dat onbekende heeft Tilanus met ruim tweehonderd andere wetenschappers op de gevoelige plaat weten vast te leggen.
Op de foto staat Messier 87*, een reusachtig zwart gat dat zich op zo’n grote afstand van de aarde bevindt, dat het amper iets aan de hemel voorstelt: de maan is vanaf hier bekeken tientallen miljoenen keer zo groot. Geen enkele telescoop kan dat scherpstellen, dus daar wilde geen wetenschapper zijn vingers ooit aan branden. Tilanus was een van de eersten: hij is al sinds 2006 betrokken bij het project.
Acht peperdure observatoria, van Arizona tot de Zuidpool en van Spanje tot Hawaii, moesten precíés tegelijk op hetzelfde zwarte gaatje gericht staan. Daarvoor moet je eerst weten of je op zulke kleine schalen wel genoeg licht ziet vlak rond het zwarte gat. ‘In 2007 namen wij dat waar met drie telescopen’, vertelt Tilanus. ‘Toen wisten we dat het haalbaar was.’
Zo’n ambitieus en risicovol project bestaat bij de gratie van brede samenwerking. Alleen bleek het in de aanloop te schuren tussen twee sleutelfiguren: EHT-directeur Shep Doeleman en voor- zitter van de wetenschappelijke commissie Heino Falcke. Tilanus kende beide personen al langer. Hij werkte met Doeleman in Hawaii en stelde hem voor het geheel technisch te realiseren. Falcke wilde Tilanus graag bij het Europese aandeel betrekken. Tilanus: ‘Ik was een brugpersoon.’
Alle topobservatoria op aarde kosten bakken met geld om ook maar een schamel uurtje te kunnen gebruiken. Wie er acht tegelijk wil gebruiken, moet van goeden huize komen. Pas in oktober 2014 leek dat te gaan lukken. ‘We kregen beschikking over de middelen om speciale apparatuur te bouwen en die te installeren bij alle telescopen.’ Voordien werd apparatuur ook geleend. ‘Bijvoorbeeld van geologen die de platentektoniek nauwkeurig bijhouden’, zegt Tilanus terloops. ‘Elke telescoop moesten we in hoog tempo gebruiksklaar maken. Dat was heel risicovol, maar we konden het ons niet veroorloven daarmee te wachten.’
Voor met name het Chileense observatorium ALMA (Atacama Large Millimeter Array) was het een proeve van bekwaamheid. Dat is een cruciale telescoop, waar circa negen op de tien waarneemvoorstellen sneuvelen. De Event Horizon Telescope kreeg groen licht: in het voorjaar van 2017 mochten alle radioschotels tegelijkertijd naar hetzelfde spektakel kijken.
En toen zat alles mee. ‘Ik heb nog nooit een jaar gehad waarin het weer zo goed was. Ook alle nieuwe apparatuur werkte nagenoeg foutloos. 2017 was een gouden jaar.’ Goed weer betekent: een strakke hemel, oftewel: perfect zicht. Toen de omstandigheden op acht locaties die duizenden kilometers bij elkaar vandaan liggen op hetzelfde moment fantastisch bleken te zijn, moest iedereen aan de slag. Dat werd een uitputtingsslag, zegt Tilanus. ‘Toen hebben we gedurende vijf nachten 65 uur waargenomen.’
Dat leverde gigantisch veel data op. ‘Per observatorium hadden we 128 harde schijven nodig, soms 256.’ Het was een zaak van lange adem: de harde schijven op de Zuidpool konden pas richting de bewoonbare wereld worden gevlogen vanaf oktober. ‘Voor die tijd zijn er geen vluchten richting de Zuidpool. Als je daar werkt, moet je overwinteren.’
Fotosnippers
En toen begon het grote filteren: de gegevens moesten worden ontdaan van alle externe invloeden, zoals de atmosfeer, platentektoniek, telescoopruis. Dat duurde een jaar. Wat overbleef: een vergaarbak vol vervaagde fotosnippers. Die fragmenten moesten worden aaneengeknoopt tot een natuurgetrouwe afbeelding, als ware het een compositietekening. ‘Vier groepen hebben eerst zeven weken onafhankelijk hun eigen algoritmen ontwikkeld, om te voorkomen dat je naar een beeld toewerkt.’
Toen volgde de doorbraak: alle foto’s leken in essentie op elkaar. ‘Dat kon niet missen.’
Maar: je moet als wetenschapper nooit te vroeg juichen, zeker niet bij een baanbrekend resultaat als dit. Tilanus geeft het voorbeeld van de grove misrekening door het team achter de BICEP2, een telescoop op Antarctica. In 2014 maakten zij bekend zwaartekrachtsgolven te hebben waargenomen. Competitie met een ander onderzoeksteam werd hen fataal: ze namen simpelweg interstellaire stofwolken waar, een welbekende boosdoener in de astronomie. ‘Daarom moet je het heel zorgvuldig aanpakken.’
Vorige week woensdag werd de foto van Messier 87* gemeengoed en niet Sagittarius A*, het zwarte gat dat in het Melkwegcentrum huist. Daarover hadden allerlei media in de aanloop druk gespeculeerd. Tilanus: ‘Die is waargenomen, maar de data zijn variabeler. Het kost meer tijd en we moeten nog voorzichtiger werken.’
Lakmoesproef
Op de foto doet het zwarte gat nog steeds mysterieus aan. Het is weliswaar wat je werkelijk ziet, maar door de extreme zwaartekracht — Messier 87* is zesenhalf miljárd maal zwaarder dan de zon — ontstaat een exotische lenswerking. Het zwarte gat buigt het licht afkomstig van de ziedend hete materie waarmee het zich omringt, herhaaldelijk rond. De schaduw van zijn voor- en achterzijde projecteert dat zwarte gat daardoor ruim dubbel zo groot binnen de rondsnellende plasmaschijf.
Natuurgetrouwe simulaties zijn aan de hand van deze foto moeilijk te maken. ‘Natuurlijk is het team daarmee bezig’, zegt Tilanus. ‘We zijn duidelijk gelimiteerd door de resolutie. Voor een simulatie kunnen we nog te weinig details zien. Wat je daardoor overhoudt, is de zwaartekracht, Einsteins lichtbuiging.’
Het bleek een lakmoesproef: het is mogelijk om een zwart gat te fotograferen. ‘Ik vergelijk het graag met een van de eerste foto’s die gemaakt werden, in Parijs op de Champs-Élysées. Je zag maar één persoon staan; er moeten veel meer mensen zijn. Dan vraag je je toch af wáár op de Champs-Élysées die foto is genomen. Het bleek dat de sluitertijd die ze destijds nodig hadden, zo lang was dat iedereen die bewoog, niet is vastgelegd. Die ene persoon stond stil, een sigaret te roken tegen een lantaarnpaal. Vergelijk dat eens met wat we nu kunnen in de fotografie. Wie weet wat we dan over honderd jaar te zien krijgen.’
Toen Remo Tilanus (tweede van links) in Groningen ging studeren, begon de radiosterrenwacht bij Westerbork (Drenthe) goed te draaien. Die telescoop was in de radioastronomie van toen zeer vooruitstrevend. De wereldvermaarde Leidse astronoom Jan Oort stond aan de wieg van die imposante rij gigantische radioschotels.
De telescoop is nog altijd operatief en belangrijk in de sterrenkunde. In de jaren tachtig werkte Tilanus met verscheidene sterrenkundigen die het inmiddels ver hebben geschopt en leiding geven aan grote observatoria in Amerika en Australië. ‘Het was een bijzonder energieke groep, ik heb er met veel plezier gewerkt.’
Het zou ook hem geen windeieren leggen: ‘Ik kwam terecht op Hawaii, daarna Californië. Uiteindelijk ben ik teruggegaan naar Hawaii, het idee was voor een paar jaar. Het werden er twintig.’ Het bleek de proloog te zijn voor de Event Horizon Telescope.