Badri Krishnan doet onderzoek naar zwaartekracht en zwarte gaten en hoe zwarte gaten ‘samensmelten’

Wiskundig onderzoek naar vorm van zwarte gaten

Badri Krishnan, geboren in India, werkt sinds 2021 aan de Radboud Universiteit Nijmegen als hoogleraar High Energy Physics. Hij verricht wiskundig onderzoek naar zwarte gaten. Dit doet hij samen met promovenda Ariadna Ribes Metidieri uit Spanje. Samen onderzoeken ze de vorm van zwarte gaten. ‘Onze data vormen een belangrijke uitdaging ter verbetering van data science.’

Krishnan was altijd al geïnteresseerd in natuurkunde en techniek. ‘Voor mij was de trigger om onderzoek naar zwarte gaten te doen het willen begrijpen van de natuur. En om dat te kunnen doen, hebben we geavanceerde technologie en wiskunde nodig.’

De vorm van zwarte gaten

Volgens Krishnan bestaat de ruimte door zwarte gaten. Een zwart gat slikt alles om zich heen op en geeft nooit iets terug.

‘Eigenlijk is een zwart gat als een normale ster, maar dan zonder zwaartekracht. Een ander verschil is dat je verbrandt als je dicht bij een ster komt, je verandert direct in zwarte spaghetti! Een zwart gat zal je daarentegen opslokken.’ 

Het onderzoek van Krishnan en Ribes Metidieri gaat over de vraag wat de vorm van een zwart gat is. ‘Met zeer gevoelige instrumenten, die data verzamelen, hebben we bewegingen in de omgeving van een zwart gat gedetecteerd. Uit die signalen leren we meer over de vorm van zwarte gaten’, verklaart Krishnan.

‘De signalen laten ons ook zien dat we heel dichtbij, namelijk zo’n 100 kilometer, van een zwart gat zijn gekomen. Het eerste signaal dat we ontvingen was in 2015. We ontdekten toen twee zwarte gaten die dertig keer zo groot zijn als de zon. In 2019 ontdekten we vervolgens nog een zwaarder zwart gat.’

Badri Krishnan doet onderzoek naar zwaartekracht en zwarte gaten en hoe zwarte gaten ‘samensmelten’

Belang van dit onderzoek

Het onderzoek is een zoektocht naar het kunnen begrijpen van de natuur, zegt Krishnan. ‘Er vinden gebeurtenissen plaats in een sterrenstelsel op miljarden lichtjaren afstand hier vandaan. Het feit dat ergens in het universum twee zwarte gaten met elkaar in botsing zijn gekomen, heeft geen invloed op gebeurtenissen op aarde. Deze gebeurtenissen verklaren echter wel onze plaats in het universum.’ 

‘Aan de andere kant heeft ons onderzoek een heel belangrijke impact op onze samenleving en de wetenschap. Zwaartekrachtgolfdetectoren maken bijvoorbeeld gebruik van een van de grootste ultrahoogvacuümsystemen ter wereld en ook van een van de meest stabiele lasers met hoog vermogen.’

;De data vormen een belangrijke uitdaging ter verbetering van data science. Het ontwikkelen van deze technologieën en daarmee het verbeteren van de technologische capaciteiten van onze bedrijven, is van cruciaal belang voor onze toekomst én het behoud van onze positie in een zeer competitieve wereld.’ 

Hoogleraar High Energy Physics 

Geïnteresseerd in natuurkunde en techniek was Krishnan al vroeg. Hij voltooide zijn studie Natuurkunde en Techniek in de VS. Daarna woonde hij 20 jaar in Duitsland, waar hij als onderzoeker en stafmedewerker bij het Max Planck Instituut werkte.

Krishnan is sinds 2021 hoogleraar High Energy Physics aan de Radboud Universiteit Nijmegen en onderzoekt hij zwarte gaten.

Interesse in sterrenstelsels 

Promovenda Ariadna Ribes Metidieri vindt zwarte gaten mooi en mysterieus. ‘Zwarte gaten hebben veel structuur en nog steeds begrijpen we ze niet helemaal.’

Ze heeft een achtergrond in wiskunde en natuurkunde. Haar interesse begon al vroeg: ‘Mijn oma had vroeger veel encyclopedieën. Eén daarvan ging over sterrenstelsels. Ik verslond deze teksten werkelijk en ze leidden me naar de natuurkunde.’ 

Badri Krishnan doet onderzoek naar zwaartekracht en zwarte gaten en hoe zwarte gaten ‘samensmelten’

Als het luisteren naar een symfonie

Ribes Metidieri doet ook onderzoek naar hoe zwarte gaten dingen absorberen en welke informatie uit die waarnemingen is te halen.

‘We hebben bijvoorbeeld ontdekt dat de horizon meer gestructureerd en complexer is dan we denken. Wanneer twee zwarte gaten samenkomen, vormen ze een nieuw zwart gat. Je kunt het vergelijken met het luiden van een bel of het luisteren naar een symfonie. In het begin is het heel ingewikkeld, later wordt het steeds makkelijker.’  

Krishnan vult aan: ‘Een zwaartekrachtgolfsignaal lijkt niet zozeer op een camerabeeld, maar meer op een geluidssignaal. Stel je voor dat je geblinddoekt naar een concert of een symfonie luistert en moet bepalen welke instrumenten je hoort. Een muzikaal geschoold persoon kan een viool, piano, cello of trombone onderscheiden en misschien zelfs zeggen welke instrumenten niet goed gestemd zijn.’

‘Op een vergelijkbare manier kunnen we – zodra we het zwaartekrachtgolfsignaal van een zwart gat begrijpen – uitvinden welke tonen in het signaal aanwezig zijn én welke tonen afwijken met wat we van een zwart gat verwachten, gebaseerd op de theorieën van Einstein.’ 

Op veel manieren een bijdrage leveren

Het doen van onderzoek naar zwarte gaten biedt mooie kansen en uitdagingen. Het vereist kennis over high performance computing, data science, machine learning, AI, techniek en wiskunde.

Krishnan concludeert: ‘Dus als je echt een bijdrage wilt leveren, zijn er vele manieren om dat hier aan de Radboud Universiteit Nijmegen te doen.’ 

Radboud Universiteit
Ontdek de Bachelor Natuur- en Sterrenkunde
Gepubliceerd op
14 mei 2024
Tekst
Joep Peters
Fotografie
Erik van 't Hullenaar
Heeft u een mooie technische innovatie of technisch initiatief?
Lever ons content aan en ontvang daarvoor 'free publicity' via Tech Gelderland!