Zwarte gaten en oerknal onder de loep in Nationale Wetenschapsagenda

25 november 2020

Twee onderzoeksprojecten van onder meer Nikhef krijgen steun van de Nationale Wetenschapsagenda. Het ene project wil het mysterie van zwarte gaten van alle kanten belichten, het andere kijkt rechtstreeks terug tot bijna de oerknal. Beide richten zich ook nadrukkelijk op het nieuwsgierige grote publiek.

Dat is woensdag bekend gemaakt. Voor het project ‘Eén seconde na de oerknal’ krijgt hoofdaanvrager Auke-Pieter Colijn van Nikhef en de UvA een bedrag van 1,1 miljoen euro. Ook Nikhef-onderzoeker Nicolo de Groot van de Radboud Universiteit Nijmegen is een van de indieners. Het baanbrekende project steunt ondermeer op programmamaker Diederik Jekel en de Nederlandse Natuurkundige Vereniging voor toegankelijke verhalen over het onderzoek.

Voor het project ‘Dutch Black Hole Consortium’ ontvangen penvoerder Stefan Vandoren (UU) en een groot team 4,9 miljoen euro. Een deel daarvan zal worden besteed aan publieksexposities over het onderzoek naar zwarte gaten in Museum Boerhaave in Leiden en Museumplein Limburg in Kerkrade.

Prangende vragen

De Nationale Wetenschapsagenda NWA is ingesteld om de wetenschap meer voeling met vragen en nieuwsgierigheid in de samenleving te geven. In 2015 mochten burgers en anderen hun prangende kennisvragen indienen, van heel fundamenteel tot uiterst praktisch. Vele duizenden Nederlanders deden dat.

In totaal honoreerde NWO de voorstellen in de nieuwe NWA-ronde van 21 samenwerkingsverbanden die aan onderwerpen werken die volgens de Nationale Wetenschapsagenda NWA urgent zijn. Daarbij zijn samenwerking en samenspraak met maatschappelijke partijen van belang. Van de in totaal 93 miljoen euro wordt 12 miljoen door partners buiten NWO ingebracht.

Echte babyfoto

Het oerknal-project van Colijn en een brede coalitie van instellingen in binnen- en buitenland is een echt fysisch waagstuk. Het project wil een beeld maken van het heelal toen het nog maar een seconde oud was. ‘Hiermee vergeleken was de bekende babyfoto van het heelal nog maar een kleuterfoto’, aldus het voorstel.

De bekende oerknalfoto is een afbeelding van de overblijfselen van het eerste licht dat na de oerknal in het heelal verscheen, zo’n 380.000 jaar na het begin. Voor die tijd kon straling niet vrij door de ziedende beginfase bewegen. Volgens modellen van de oerknal kon een bepaald type deeltjes, de neutrino’s, dat al wel.

Prijswaardig

Het voorgestelde project, PTOLEMY geheten, wil zulke oerneutrino’s gaan meten. In theorie bewegen er daarvan nog steeds duizenden miljarden per vierkante centimeter per seconde door de aarde. Hun energie is echter extreem laag. PTOLEMY draait om een nieuwe methode om zulke laag-energetische deeltjes toch te meten.

Dat is extra lastig omdat neutrino’s nauwelijks interactie hebben met gewone materie, bijvoorbeeld een detector. Als dat met de voorgestelde detector wel lukt, is dat een baanbrekend resultaat.

Mysterieuze objecten

In het Dutch Black Hole Consortium werken talloze instellingen (waaronder Nikhef) en andere partijen samen aan een beter begrip van de meest extreme en mysterieuze objecten in het universum, zwarte gaten. Interdisciplinariteit is cruciaal, aldus het voorstel dat onder meer door Nikhef-groepsleider Frank Linde is ondertekend.

Wetenschappers, van astronomen en computerexperts tot geologen en natuurkundigen werken aan betere modellen en bijvoorbeeld de Einstein Telescope zwaartekrachtsgolfdetector om die te testen. Deze beoogde Einstein Telescope (ET) is een ondergrondse detector voor zwaartekrachtsgolven die op aarde worden waargenomen van verre botsingen van zwarte gaten. In 2015 lukte dat voor het eerst met kleinere detectoren in de VS. Sindsdien meet ook de Virgo-detector zwaartekrachtsgolven.

Burgerwetenschap

De veel gevoeliger ET komt mogelijk in Zuid-Limburg en heeft op 250 meter ondergronds meetarmen van 10 kilometer lengte. Het ambitieuze project is ingediend voor de Europese researchagenda. Technische bedrijven, maar ook geologische en geofysische instellingen als het KNMI en TNO doen mee in het consortium.

Bij een deel van het werk van het Nederlandse zwartegatenconsortium zullen buitenstaanders kunnen meehelpen in het onderzoek via burger-wetenschapsprojecten. Daarnaast worden speciale en actuele publiekspresentaties voor wetenschapscentra en musea in Leiden en Kerkrade ontwikkeld.