Zwarte gaten en garages

In de vierde klas van de middelbare school (eerste ronde) kreeg ik Wiskunde II van een echte sterrenkundige. Wiskunde II, dat was de wiskunde voor de echte liefhebbers, de leerlingen die toch al een vrij straf bètaprofiel hadden. De sterrenkundige was meneer Heintze, die om onduidelijke redenen was ingevlogen om de twee wekelijkse uurtjes Wiskunde II aan ons te geven. Hij werkte aan de universiteit en vond het blijkbaar geen probleem om bij te schnabbelen.

Het was een aparte man. ‘Verstrooide professor’ zou een goed label zijn, maar hij was geen hoogleraar.

Als hij de klas binnenkwam trok hij eerst een grote wekker uit zijn tas, die hij aan zijn linkerzijde op zijn tafel zette. Zo kon hij de tijd goed in de gaten houden.

Daarna wierp hij een scherpe blik naar buiten, langs de verticale rand van het raamkozijn, naar de garage aan de overkant van de Diaconessenstraat. Die hing een beetje uit het lood. Hij vertelde ons dat hij hoopte dat de garage een keer om zou vallen, bij voorkeur natuurlijk tijdens zijn les. Voor zover viel na te gaan hing de garage al heel lang uit het lood, en veranderde er niets aan de hoek die hij maakte met de normaal, maar dat weerhield meneer Heintze er niet van om iedere keer even snel zijn meting te doen.

Ik vond dat toen grappig maar ook wel een beetje raar. Waarom zou je iedere keer kijken naar iets wat toch aantoonbaar niet veranderde?

Maar meneer Heintze was astronoom, en astronomen doen eigenlijk bijna niets anders dan kijken naar zaken die niet lijken te veranderen. Wachten is onderdeel van hun leven. Ik besefte dat de afgelopen week ineens, toen ik hoorde dat de Nobelprijs voor de natuurkunde dit jaar is toegekend aan twee astronomen en een theoretisch natuurkundige, voor het onderzoek dat zij deden naar zwarte gaten.

Zwarte gaten ontstaan onder andere als een superzware ster aan het einde van zijn leven in elkaar stort. Dat soort sterren leeft in kosmologische termen een ruig maar ook zeer kort leven dat behoorlijk explosief eindigt. Als sterren een 27 Club zouden hebben, zou die bevolkt worden door zwarte gaten. Maar ‘kort’ is in dit verband nog altijd een paar miljoen jaar. Niet iets waar je op gaat wachten.

Afgelopen jaar was er even sensatie. Betelgeuze, een superster die zo’n 8 miljoen jaar op de teller heeft, vertoonde instabiel gedrag. Stond Betelgeuze op het punt ‘supernova te gaan’ en mogelijk in een zwart gat te veranderen? Het was voor veel astronomen alsof meneer Heintze ineens wat kalk uit de muur van de garage zag dwarrelen. Maar het was loos alarm — Betelgeuze liet alleen maar een boer. Typisch supersterrengedrag…

Onze zon, die een rustige burgerman is, heeft er zo’n negen à tien miljard jaar voor nodig om op te branden, waarvan inmiddels de helft is verstreken. We kunnen nog even vooruit.[1] En als het is afgelopen met onze zon, dan dooft-ie langzaam als een nachtkaars uit. Een zwart gat zit er niet in, voor ons zonnetje.

Het zwarte gat dat goed was voor een Nobelprijs is echter niet het restant van zo’n snelle superster. Het gaat hier om het superzware zwarte gat dat zich in het centrum van ons Melkwegstelsel bevindt, waarvan we nog altijd niet zeker weten hoe het tot stand is gekomen. Wat Andrea Ghez en Reinhard Genzel met hun onderzoek hebben gedaan is bepalen hoe gróót het gat eigenlijk is. Dat deden ze heel slim door te kijken naar de banen van sterren die snel om het gat draaien, want het zwarte gat zelf kun je niet zien. Uit die banen (plus nog wat gegevens) kun je dan uitrekenen hoe zwaar het object moet zijn dat je niet kunt zien.

Het aardige is dat we de banen van deze sterren wél snel zien veranderen. Of, nou ja, snel is nog altijd relatief. Eén van de waargenomen sterren heeft in 25 jaar een compleet rondje rond het zwarte gat gemaakt. Dat is ruim binnen een mensenleven, zelfs ruim binnen de carrière van een gemiddelde astronoom. Het is nog niet of je naar een wervelende danszaal zit te kijken, maar voor een sterrenkundige komt het al aardig in de buurt.

De derde winnaar in het rijtje van afgelopen week is Roger Penrose. Die toonde in het midden van de jaren ’60 theoretisch aan dat zwarte gaten daadwerkelijk konden bestaan. Penrose heeft dus even wat langer op zijn prijs moeten wachten dan Genzel en Ghez. Wel grappig trouwens: Ghez werd geboren in 1965, toen Penrose (zelf uit 1931) het werk deed dat hem de prijs opleverde. Ze had dus zijn dochter kunnen zijn, en is dat in wetenschappelijke zin ook echt.

Meneer Heintze, die ik later als Hans leerde kennen, is nooit in de grote prijzen gevallen. Ik heb gelukkig wel veel van hem geleerd. De garage is voor zover ik weet ook nog altijd niet omgevallen; meneer Heintze inmiddels wel.

Noten

  1. Maar minder lang dan je zou hopen: onze zon zwelt langzaam op, zoals ook mensen (en zeker rustige burgermannen) uitdijen naarmate ze ouder worden. Daardoor wordt het op Aarde steeds warmer, en zal het ‘al’ over een miljard jaar niet meer uit te houden zijn omdat dan de temperatuur tot boven het kookpunt van water is gestegen. Maar dan nog steeds: we kunnen nog even vooruit.