NieuwsWetenschap

Nobelprijs voor natuurkunde gaat naar onderzoekers zwarte gaten

‘De donkerste geheimen van het universum’, noemde het Nobelcomité ze: zwarte gaten, monsters zo loeizwaar dat niets aan hun zwaartekracht kan ontsnappen – inclusief het licht. De ontdekking van die objecten won dinsdag de Nobelprijs voor natuurkunde.

Deze eerste foto van een zwart gat leverde (nog) niet de Nobelprijs op. Die ging naar de pioniers die zwarte gaten ontdekten.Beeld REUTERS

Eeuwige roem, een nieuw leven als wetenschappelijk icoon, de beroemde gouden Nobelmedaille én (gezamenlijk) 10 miljoen Zweedse kronen (zo’n 950 duizend euro). Dat is de vangst voor wiskundige Roger Penrose (Verenigd Koninkrijk), astrofysicus Reinhard Genzel (Duitsland) en astrofysicus Andrea Ghez (Verenigde Staten). Zij slepen dit jaar de felbegeerde Nobelprijs in de wacht, het hoogst haalbare eremetaal in de exacte wetenschappen. Dat maakte het Nobelcomité dinsdag bekend bij de Koninklijke Zweedse Academie voor Wetenschappen in Solna.

Penrose wint voor het feit dat hij in 1965 liet zien dat de wetten van Albert Einsteins algemene relativiteitstheorie het bestaan van zwarte gaten wiskundig onvermijdelijk maken. Waar de Duitse fysicus Karl Schwarzschild (1873 - 1916) al had aangetoond dat iets op papier zó zwaar kon worden dat zelfs het licht niet meer aan zijn zwaartekracht zou kunnen ontsnappen, was het Penrose die decennia daarna onomstotelijk bewees dat dergelijke voorwerpen ook echt in het heelal moeten bestaan.

‘Het bijzondere van Penrose is dat hij met zijn wiskundige technieken kon laten zien dat het ontstaan van zwarte gaten onontkoombaar is wanneer je veel massa samenbalt’, zegt theoretisch fysicus Koenraad Schalm (Universiteit Leiden).

Ultrazwaar gat

Voor de vondst van die voorwerpen winnen Genzel en Ghez nu het tweede deel van de Nobelprijs. Zij ontdekten het ultrazware zwarte gat in het centrum van onze melkweg, Sagittarius A*. Jarenlang hielden zij de sterren het dichtst bij het centrum van ons sterrenstelsel in de gaten, en ontdekten dat die om iets heel zwaars moesten draaien. De conclusie: in het midden van de Melkweg huist een monster met de samengebalde massa van ruim vier miljoen zonnen. 

‘Vroeger waren zwarte gaten vooral nog sciencefiction’, zegt Schalm. ‘Niemand had een overtuigend bewijs gezien dat ze bestonden. Tot deze waarneming. Toen werd sciencefiction eindelijk werkelijkheid.’

Foto van een zwart gat

‘Deze prijs is extra actueel omdat zwarte gaten de gemoederen in de natuurkunde de laatste jaren steeds nadrukkelijker bezighouden’, zegt mathematisch fysicus en zwartegatenkenner Marcel Vonk (Universiteit van Amsterdam). Wanneer twee zwarte gaten diep in de kosmos op elkaar knallen, zorgt dat er bijvoorbeeld voor dat ruimte en tijd gaan trillen als een drilpudding waarop je met een lepel slaat. Zulke zogeheten zwaartekrachtgolven kunnen we sinds een aantal jaar op aarde waarnemen. Zo ontdekten astronomen vorige maand nog een type zwart gat waarvan ze voorheen dachten dat deze überhaupt niet kon bestaan.

Bovendien schoten astronomen vorig jaar ook de eerste foto van een zwart gat. Heino Falcke (Radboud Universiteit), één van de initiatiefnemers van die foto en vooraf genoemd als kanshebber voor de Nobelprijs van dit jaar, denkt zelfs dat ‘zijn’ foto heeft bijgedragen aan de keus voor deze Nobelprijs. ‘Ik vermoed dat het een rol kan hebben gespeeld bij het over de streep trekken van het comité − net als met het higgsdeeltje’, zegt hij. In 2012 ontdekten wetenschappers verbonden aan onderzoeksinstituut Cern in Genève dat deeltje in hun deeltjesversneller, waarna de theoretici die dat deeltje voorspeld hadden een jaar later de Nobelprijs in de wacht sleepten.

Werkelijkheid brokkelt af

Zwarte gaten zijn heel nuttig natuurkundig gereedschap, zegt Vonk. Ze zijn zó extreem dat ze onze kennis over de wetten van de werkelijkheid op de proef stellen. Of, zoals winnaar Ghez het zei tijdens de bekendmaking: ‘We hebben nog altijd geen idee wat er in een zwart gat zit. De werkelijkheid brokkelt daar af − de wetten van de natuurkunde schieten er tekort.’

De hoop is daarom dat nieuwe waarnemingen van zwarte gaten onthullen hoe de kosmos op het meest fundamentele niveau in elkaar steekt. ‘De Event Horizon Telescope, het samenwerkingsverband dat de foto van het zwarte gat maakte, wil nu een filmpje gaan schieten’, zegt Vonk. ‘Daarmee zouden we grote vooruitgang kunnen boeken.’ En wie weet: misschien zit er dan over een paar jaar zelfs een tweede Nobelprijs voor zwarte gaten in het vat.

Nobelprijs voor de sterrenkunde?

Hoewel er geen Nobelprijs voor de sterrenkunde bestaat, blijken astronomen ook kanshebbers bij de natuurkundecategorie. Nadat de Nobelprijs vorig jaar al ging naar astronomen die diep in de kosmos nieuwe, verre werelden ontdekten, valt ook dit jaar weer een sterrenkundig onderwerp in de prijzen. 

Volgens theoretisch natuurkundige Koenraad Schalm (Universiteit Leiden) is er wel vaker sprake van een golfbeweging in Nobeltoekenningen. ‘In de jaren tachtig en negentig gingen veel Nobelprijzen naar de deeltjesfysica. Dat was de oogst van waarnemingen die gedaan werden in de jaren vijftig, zestig en zeventig’, zegt hij. Ook in de astronomie zijn de laatste decennia grote stappen gezet op het gebied van gegevensverzameling en de bouw van grootschalige telescopen en grote, internationale samenwerkingsverbanden. ‘Daar plukken ze nu de vruchten van.’

Meer over zwarte gaten

Een iconisch moment in de sterrenkunde: astronomen hebben de eerste foto gemaakt van een zwart gat. Het beeld onthult voorzichtige nieuwe inzichten over de manier waarop de werkelijkheid in elkaar steekt.

Quarksoep, wormholes en de diepste aard van de werkelijkheid: een spoedcursus zwarte gaten.

Het zwarte gat in het centrum van de Melkweg schijnt plotseling veel helderder. Niemand weet waarom

Grote kosmische klap onthult bestaan ‘onmogelijk’ zwart gat.

Meer over