Astrofysicus en vader van twee kinderen zijn is geen gemakkelijke taak. Vraag het maar aan Dimitrios Psaltis.

Op een recente ochtend, de hoogleraar astronomie en natuurkunde van de Universiteit van Arizona wisselde tussen een recept voor Franse pannenkoeken en een reeks complexe computersimulaties die de omtrek van een zwart gat volgden.

"Het leven gaat door, " zei Psaltis, de Shutzer Fellow 2016-2017 aan het Radcliffe Institute for Advanced Study van Harvard, die werkt aan het vastleggen van de allereerste foto van de enorme donkere leegte in het centrum van de Melkweg, degene waarvan wetenschappers denken dat die materie of straling opzuigt die te dicht bij zijn waarnemingshorizon afdwaalt, of een punt van geen terugkeer.

"In de ochtend, jij maakt zwarte gaten, " zei Psaltis, "s avonds, je maakt Nutella-pannenkoeken voor je kinderen."

Prioriteit geven aan zijn tijd is een tweede natuur voor Psaltis, een hoofdwetenschapper van het Event Horizon Telescope (EHT)-project, een multinationale inspanning waarbij meer dan 100 onderzoekers betrokken zijn, inclusief zijn vrouw, voormalig Radcliffe collega Feryal Özel, en een reeks superkrachtige radiotelescopen verspreid over de hele wereld. Volgend voorjaar zullen die telescopen de aarde in één gigantisch oog veranderen als ze allemaal wijzen naar Boogschutter A* - het zwarte gat in het centrum van de melkweg, voor het eerst voorspeld door Albert Einstein en zijn algemene relativiteitstheorie, en sindsdien het onderwerp van studie door talloze theoretische fysici, onder hen de beroemde kosmische detective Stephen Hawking.

Tijdens zijn fellowship Psaltis zal de computersimulaties verfijnen die hij en zijn team zullen gebruiken bij het analyseren van EHT-gegevens om de grootte en vorm van het zwarte gat te bepalen. Hun resultaten zouden kunnen bewijzen dat de theorie van Einstein - het idee dat zwaartekracht te wijten is aan de kromming van het continuüm dat bekend staat als ruimte-tijd - exact is. Of, misschien, net een beetje af.

"Wat we zoeken is niet een beschrijving van de zwaartekracht, " hij zei, "maar de beschrijving die toevallig ons universum beschrijft."

Om die berekeningen te maken, onderzoekers zullen moeten zien wat tot nu toe onzichtbaar was. Maar hoe leg je precies het beeld van een draaiende, gigantische zwarte afgrond? jij niet, zei Psaltis. Je maakt een foto van zijn schaduw.

Rond Sagittarius A* wervelen geladen deeltjes die zijn uitgestoten vanaf het oppervlak van nabije sterren. Bewegen met supersonische snelheden, die deeltjes warmen miljoenen graden op om een ​​glanzende plasmamassa te vormen, of "accretieschijf, " rond de rand van het zwarte gat voordat ze worden verzwolgen.

"Het plasma is zo heet dat het gloeit in de radiogolven die door de telescopen worden gedetecteerd, "zei Psaltis. "Je zet een zwart gat voor dat gloeiende plasma en je krijgt een schaduw, je krijgt een silhouet."

Maar, zoals het special effects-team voor de film "Interstellar" ontdekte, het maken van een realistisch beeld van een zwart gat kost enorm veel tijd. (Sommige afzonderlijke frames van de film duurden naar verluidt 100 uur om te renderen.) Ze wilden het proces graag versnellen, Psaltis en zijn team hebben de grafische kaart van hun computer gehackt, de printplaat die bepaalt hoe afbeeldingen op het scherm worden weergegeven, en gaf het iets extra's.

"We hebben het die chips laten programmeren om de weergave te doen in de aanwezigheid van een zwart gat. ... Onze codes zijn zo snel dat we nu een soort Xbox gebruiken om het proces met onze handen te besturen, omdat er geen manier is om snel genoeg te typen om te doen het."

Als het beeld dat Psaltis en zijn collega's produceren perfect rond is, het zal aangeven dat Einstein helemaal gelijk had. Maar als het beeld begint te vervormen en te buigen, het betekent dat zijn theorie misschien wat moet worden aangepast.

"Die mooie cirkel die je hier ziet heeft een bepaalde grootte, heeft alleen een bepaalde vorm omdat de theorie van Einstein ons dat vertelde, " zei Psaltis, wijzend naar een simulatie op zijn scherm. "Als de theorie anders is, zowel de grootte als de vorm zullen anders zijn.

"De vorm van de schaduw kan worden gebruikt om ons precies te vertellen hoe dat zwaartekrachtsveld eruit ziet buiten dat zwarte gat, " voegde hij eraan toe. "En door dat te meten, ofwel zullen we kunnen zeggen of de theorie van Einstein het 100 procent voorspelt, of als er kleine aanpassingen zijn die we moeten toevoegen om het goed te krijgen … dit is het rokende pistool voor zover het de zwaartekracht van Einstein betreft."

Het huidige project van Psaltis heeft diepe Harvard-wortels. In de jaren 1990, hij en Özel waren allebei op de campus, Psaltis doet postdoctoraal onderzoek, zijn toekomstige vrouw die haar Ph.D. Samen werkten ze samen met Ramesh Narayan, de Thomas Dudley Cabot hoogleraar natuurwetenschappen, op vroege simulaties die onderzochten wat er met het plasma rond een zwart gat gebeurt. Dat onderzoek hielp bepalen dat de radiogolflengte die hen de beste kans zou geven om de waarnemingshorizon van het zwarte gat te zien, ongeveer één millimeter lang was.

"We ontdekten dat het plasma steeds transparanter wordt naarmate je naar een hogere en hogere frequentie gaat en dat is wat we hebben berekend, waar je die waarneming moet doen om door het plasma te kunnen kijken, zei Psaltis. Op een millimeter zie je de schaduw van het zwarte gat, " hij zei.

Het werk bouwt voort op onderzoek van Sheperd Doeleman, een astrofysicus aan het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics en hoofdonderzoeker van het Event Horizon-project. Het was Doeleman die als eerste de grootte van het emitterende gebied van de accretieschijf heeft gemeten, in 2008.

Sceptici houden vol. Ondanks het potentieel om het begrip van zwarte gaten te vergroten en een belangrijk wetenschappelijk oordeel over het werk van Einstein te geven, onderzoek zoals Psaltis' laat sommigen twijfelen aan een effect voor het leven op aarde wanneer Boogschutter A* 26 is, 000 lichtjaar verwijderd. De inwoner van Griekenland, die zei dat hij die vraag krijgt "de hele tijd, zet zijn filosoofhoed op om het te beantwoorden. Dergelijke inspanningen hebben zowel een voet in het verleden als in de toekomst, hij merkte, en kan ook specifieke gebeurtenissen en ideeën belichten, van de oerknal tot onderzoeken naar parallelle universums.

Even belangrijk is het idee dat het onderzoek van vandaag morgen de grootste impact kan hebben, zei Psaltis. Om zijn zaak te bepleiten, citeerde hij het werk van de Duitse wiskundige Bernhard Riemann, die het geaccepteerde model van de Euclidische meetkunde in de jaren 1800 uitdaagde door zich een wereld voor te stellen waarin uiteindelijk twee parallelle lijnen elkaar kruisten. Einstein zou vervolgens de algemene relativiteitstheorie baseren op Riemanns wiskundige raamwerk.

"Zelfs in zijn stoutste dromen had Riemann dat niet kunnen voorspellen, ' zei Psaltis. 'Maar als hij het in de 19e eeuw niet had gevraagd, 'Is er een manier om twee evenwijdige lijnen te laten kruisen?' we zouden de theorieën van Einstein niet hebben, of GPS, omdat je telefoon berekeningen maakt op basis van Einsteins theorieën om te bepalen waar je bent.

"Abstract denken is goed voor intellectuele nieuwsgierigheid, ' voegde hij eraan toe. 'Je weet nooit waar dat je kan brengen.'