Sjoert van Velzen krijgt Vidi-subsidie om ‘raadsels uit het heelal’ op te lossen
Minuscule elementaire deeltjes die vanuit de ruimte op aarde botsen, kunnen ons een inkijk geven in de verre objecten waar ze vandaan komen. Maar dan moet je ze wel eerst weten te vangen. Met een Vidi-subsidie van NWO gaat onderzoeker Sjoert van Velzen ‘op jacht’ naar neutrino's die afkomstig zijn van exploderende zwarte gaten.
Neutrino's zijn eigenaardige deeltjes. Ze zijn zo klein dat ze niet verder op te splitsen zijn, ze hebben geen massa en gedragen zich een beetje als licht. En ze boren zich zowat overal doorheen. Onderzoeker Sjoert van Velzen noemt ze ‘raadsels’ uit het heelal. ‘Neutrino’s brengen namelijk meer vragen dan antwoorden met zich mee’, zegt hij.
Neutrino’s: potentiële schatten aan informatie
Vooral de neutrino’s die extreem veel energie bevatten fascineren Van Velzen. ‘Die komen met bijna de lichtsnelheid op ons af en bevatten meer energie dan wij met de deeltjesversnellers op aarde kunnen genereren. Maar opmerkelijk genoeg weten we bijna niets over hun precieze afkomst.’ Terwijl het potentieel schatten aan informatie zijn. ‘Als we kunnen achterhalen waar ze vandaan komen, zouden we veel te weten kunnen komen over de extreme omstandigheden waarin ze zijn gevormd.’
De afgelopen jaren werd al een tipje van de sluier gelicht. In 2019 en opnieuw in 2021 werd telkens een neutrino waargenomen terwijl rond hetzelfde moment een grote explosie plaatsvond waarbij een zwart gat een ster verzwolg. Dat deed Van Velzen vermoeden dat het een wel eens met het ander te maken zou kunnen hebben. Precies die hypothese gaat hij met de Vidi-subsidie van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) verder onderzoeken.
Neutrinotelescoop op de bodem van de zee
Maar neutrino’s ‘vangen’ is allesbehalve makkelijk. De afgelopen jaren zijn er slechts een handvol waargenomen, met een speciale telescoop op de Zuidpool. Een telescoop die momenteel in aanbouw is op de bodem van de Middellandse Zee, de KM3NeT, moet meer metingen mogelijk maken.
Die neutrinotelescopen lijken trouwens helemaal niet op schotel- of bolvormige telescopen zoals we die gewend zijn. Ze bestaan uit tientallen sensoren die over een gebied van een kilometer naast elkaar worden geplaatst. ‘Bovendien moeten ze op plekken staan die donker en toch transparant zijn’, verklaart Van Velzen de aparte locaties. ‘Want de telescoop meet het lichtspoor dat de neutrino achterlaat. Dan kom je al snel uit bij een donkere omgeving onder water of ijs.’
Wanneer een zwart gat een ster verzwelgt
Ondanks die obstakels hoopt de onderzoeker met de telescoop in de Middellandse Zee nieuwe waarnemingen van neutrino’s te doen. Die wil hij dan met een reguliere telescoop linken aan een zwart gat dat een ster verzwelgt, precies zoals in 2019 en 2021. ‘Bij zo’n gebeurtenis verdwijnt in korte tijd heel veel materie in het zwarte gat en vindt ook een grote lichtexplosie plaats.’
Dankzij de 800.000 euro die verbonden is aan de Vidi-beurs kan Van Velzen samen met twee promovendi en een postdoc de komende vijf jaar aan de slag. ‘We hebben nu een hint dat de exploderende zwarte gaten en de waarnemingen van neutrino’s met elkaar te maken hebben, maar ik wil naar het niveau dat we dat zo goed als zeker weten’, zegt hij, ‘met als ultieme doel een beter inzicht te krijgen in de meest extreme objecten in ons heelal.’
Tekst: Samuel Hanegreefs
Beeld: DESY