Sterrenkunde koeterwaals

Sterrenkunde koeterwaals – Zwarte gaten

Afbeelding van Sgr A*
Dit is de eerste afbeelding van Sagittarius A*, het superzware zwarte gat in het centrum van ons sterrenstelsel. Credit: EHT Collaboration.

Ach, zwarte gaten. Volgens astronomen eigenlijk de ergste dingen in het heelal. Niemand vindt ze leuk. Niemand wil hen zijn. Niemand wil zelfs maar dicht bij hen komen. Zonder zwarte gaten zou het heelal een veel helderdere plek zijn.

De Duitse natuurkundige Karl Schwarzschild ontdekte in 1916 per ongeluk  voor het eerst zwarte gaten. Hij had een oplossing gevonden voor Einsteins algemene relativiteitstheorie die van toepassing was op het algemene geval van een enkel bolsymmetrisch object. In die wiskunde lag de merkwaardige eigenschap begraven dat als het object onder een bepaalde drempel zou worden gecomprimeerd het zou blijven instorten tot een oneindig kleine punt.

Een zwart gat.

Natuurkundigen hebben lang gedebatteerd of zwarte gaten echt waren maar na honderd jaar weten we zeker dat ze bestaan. We zien röntgenstralen uit binaire systemen stromen waar slechts één van het paar zichtbaar is. Het andere is een zwart gat en de röntgenstralen worden veroorzaakte doordat materie opwarmt als het erin valt. We zien sterren in het centrum van ons sterrenstelsel in een baan om een massief, onzichtbaar object … een zwart gat. We zien zwaartekrachtsgolven die worden geproduceerd wanneer zwarte gaten botsen. En we hebben er zelfs een foto van, nou ja, de schaduw uitgehouwen door een zwart gat omgeven door een ring van gas, dankzij de Event Horizon Telescope.

Het “oppervlak” van een zwart gat is niet echt een oppervlak. Het wordt gebeurtenis- of waarneemhorizon genoemd en het is eigenlijk gewoon een wiskundige grens. Als je de waarneemhorizon overschrijdt moet je sneller dan het licht reizen om te ontsnappen. Omdat dat niet mag, blijven zwarte gaten zwart. Wat er in gaat komt er nooit uit.

Astronomen hebben twee verschillende soorten zwarte gaten geïdentificeerd: stellaire en superzware zwarte gaten. De stellaire soort komt veel vaker voor. Ons sterrenstelsel herbergt waarschijnlijk een paar miljoen van hen en elk weegt slechts enkele zonsmassa’s. De superzware zijn echt gigantisch, met de grootste die honderden miljarden zonsmassa’s bereiken. Ze zijn echter veel zeldzamer en ze hebben de neiging om in het centrum van sterrenstelsels te zitten.

Zwarte gaten ontstaan door de dood van zware sterren. Wanneer reuzensterren zonder brandstof komen te zitten storten hun kernen in. Omdat er geen andere kracht beschikbaar is om die ineenstorting tegen te gaan krimpen de kernen en krimpen en krimpen en worden uiteindelijk een zwart gat.

Over het algemeen is het niet aan te raden om te proberen een zwart gat te bezoeken. Als je de waarneemhorizon overschrijft zul je niet alleen nooit ontsnappen maar je zult ook zeker je einde tegenkomen. In het centrum van elk zwart gat bevindt zich een singulariteit, een punt van oneindige dichtheid. Wanneer je een zwart gat binnengaat heb je een eindige hoeveelheid tijd voordat je die singulariteit bereikt … en totale vergetelheid.

We hebben ook een uitgebreider artikel over zwarte gaten op Kuuke’s Sterrenbeelden staan.

Dit artikel maakt deel uit van de serie Sterrenkunde – koeterwaals. Het zijn vertaalde en eventueel bewerkte berichten van de rubriek Astronomy 101 van de website UniverseToday