Lange tijd leek het erop dat mysterieuze zwarte gaten uitsluitend in de hoofden van theoretische natuurkundigen bestonden. Dankzij de verworvenheden van de moderne wetenschap is het nu duidelijk geworden: ze bestaan echt. Op 14 september 2015 trilden gravitatiegolven voor het eerst de ruimtetijd in Amerikaanse LIGO-detectoren. Het bewijs van de rimpelingen van de ruimtetijd, 100 jaar eerder voorspeld door Albert Einstein (1879–1955), is tegelijkertijd een experimenteel bewijs van het fysieke bestaan van zwarte gaten.
Het eerste gemeten signaal GW150914 kwam voort uit twee zwarte gaten met 36 en 29 zonsmassa's, die elkaar ooit omgaven in de vorm van een dubbelstersysteem, totdat ze uiteindelijk samensmolten tot een object van 62 zonsmassa's.
Een paar maanden later namen de onderzoekers zwaartekrachtsgolven op van de bron GW151226 van een vergelijkbaar systeem. Deze gebeurtenissen hebben de structuur van de ruimtetijd enorm geschokt. En op indrukwekkende wijze bevestigden ze het bestaan van dit onbekende kosmische monster.
Maar wat is de gewone man bekend over zwarte gaten? Slechts een paar feiten die ooit zijn geleerd tijdens astronomielessen op school. Laten we proberen deze kenniskloof te compenseren. Introductie van de top 10 van interessante feiten over zwarte gaten in de ruimte.
10. Kan oneindig groot zijn
Supergrote zwarte gaten kunnen oplopen tot 105 tot 1010 zonsmassa's. Het is nog steeds onduidelijk hoe ze zijn ontstaan en ontwikkeld. Onderzoekers suggereren dat er in bijna elk centrum van de melkweg een superzwaar zwart gat is.
Het zwarte gat, dat zich in het centrum van de Melkweg bevindt, behoort ook tot deze categorie met 3,6 miljoen zonsmassa's. Als een zwart gat wordt omgeven door een roterende gasstofschijf, kan de materie opwarmen en heel helder gaan gloeien. Dergelijke verschijnselen worden Seyfert-sterrenstelsels of quasars genoemd.
9. Ze zijn nauwelijks merkbaar
Zwarte gaten zijn moeilijk te vinden omdat ze geen licht uitstralen. Passerende lichtstralen wijken af van hun baan vanwege de enorme zwaartekracht. Er zijn ook zwarte gaten die 'slapen' en pas actief worden als de materie nadert.
Omdat zwarte gaten al het licht absorberen, zoals veel glanzende ruimtevoorwerpen in de lucht doen, kunnen astronomen ze niet rechtstreeks bepalen. Maar er zijn een paar sleutels die de aanwezigheid van een zwart gat aantonen.
Enerzijds trekt de sterke zwaartekracht van een zwart gat alle omliggende objecten aan. Astronomen gebruiken deze grillige bewegingen om de aanwezigheid af te leiden van een onzichtbaar monster dat zich in de buurt verbergt.
Of objecten kunnen rond een zwart gat draaien en astronomen kunnen sterren zoeken die helemaal niet lijken te bewegen om een waarschijnlijke kandidaat te vinden voor de titel van zwart gat. Astronomen identificeerden Boogschutter A eind 2000 als een zwart gat.
8. Zwarte gaten - gigantische stofzuigers
Sommige wetenschappers noemen zwarte gaten gigantische materieclusters in een zeer kleine ruimte. Dat erkennen ze ook zwarte gaten werken als een supersterke ruimtestofzuiger.
Ze trekken materie aan en absorberen het vervolgens genadeloos, als een vleesetende plant in een diepe opening. Ze vangen ook sterren wanneer ze in de aantrekkingszone van zo'n zwart gat vallen. In dit geval draait stellaire materie rond een zwart gat, warmt op en gloeit helder voordat het erin verdwijnt.
In 2010 observeerden onderzoekers met een telescoop hoe een gigantisch zwart gat letterlijk een ster scheurde.
7. Beïnvloed de tijd
Volgens de relativiteitstheorie van Einstein verloopt de tijd voor verschillende waarnemers anders. Bij snelheden die dicht bij de lichtsnelheid liggen, stroomt de tijd langzamer voor een bewegend lichaam. Dat wil zeggen, de lichtsnelheid is een absolute waarde, die niet realistisch is om te bereiken, en tijd is altijd relatief.
Einstein concludeerde ooit dat de zwaartekracht ontstaat als gevolg van de kromming van de ruimtetijd. Hij noemde zo'n regelmaat de algemene relativiteitstheorie. In gebogen ruimtetijd bewegen alle elementen zich langs het kortste pad.
De algemene relativiteitstheorie suggereert dat de snelheid van de tijd direct afhankelijk is van het zwaartekrachtveld.
Zwarte gaten hebben zo'n grote massa dat ze de ruimtetijd zodanig buigen dat er een bodemloze storing in optreedt. Eenmaal daar aangekomen is terugkeer dus al onrealistisch.
6. Gooi materie de ruimte in
Zwarte gaten zijn ook een soort allesetende eters, die vaak hun locatie aangeven. Wanneer ze omringende sterren aantrekken, oververhitten hun krachtige zwaartekracht- en magnetische krachten het invallende gas en stof, waardoor ze straling uitstralen. Een deel van deze lichtgevende materie omvat een zwart gat in een wervelend gebied dat een accretieschijf wordt genoemd.
Tegelijkertijd blijft materie die in een zwart gat begint te vallen daar niet noodzakelijkerwijs achter. Zwarte gaten kunnen soms vallend sterrenstof werpenveranderen in een soort machtige stralingsboeten.
5. Geen trechters, maar bollen
In de meeste astronomieboeken en handleidingen worden zwarte gaten weergegeven als trechters. Dit komt omdat ze worden weergegeven vanuit het oogpunt van de zwaartekrachtbron. In feite zwarte gaten lijken in hun vorm op een bol.
4. Waarom zijn zwart
Ondanks het feit dat het zwarte gat er niet toe doet, heeft het een oppervlak - de 'gebeurtenishorizon'. In zekere zin is dit een limiter waardoor niets naar buiten kan doordringen - noch een radiosignaal, noch zelfs lichtdeeltjes die met enorme snelheden draaien. Vanaf hier kwam het woord "zwart".
3. De wetten van de natuurkunde zijn niet van toepassing in het centrum
Als een zwart gat roteert, is de horizon van de gebeurtenis enigszins vervormd. Maar de ruimte-tijd van zijn directe omgeving en de materie die daar aanwezig is, draaien mee. Dit invloedsgebied van het zwarte gat wordt de ergosfeer genoemd en heeft de vorm van een ellipsoïde. Materie, die er van buitenaf eenmaal binnen is gekomen, stort zich niet noodzakelijkerwijs rechtstreeks in de ruimte-tijdval, maar roteert er eerst mee mee.
2. Geen enkel zwart gat is zoals de andere
De superzware zwarte gaten die worden voorspeld door Einsteins algemene relativiteitstheorie kunnen massa's hebben die gelijk zijn aan miljarden zonnen; deze ruimtemonsters verbergen zich waarschijnlijk in de centra van de meeste sterrenstelsels.
De Melkweg bevat het superzware zwarte gat in het midden, bekend als Boogschutter A, dat meer dan vier miljoen keer zo zwaar is als onze zon.
De kleine leden van de Black Hole-familie zijn nog steeds theoretisch. Deze kleine wervelwinden van duisternis konden tot leven komen kort nadat het heelal was gevormd als gevolg van een oerknal, ongeveer 13,7 miljard jaar geleden, en vervolgens snel verdampt.
Astronomen vermoeden ook dat er een klasse van objecten in het heelal bestaat die middelgrote zwarte gaten worden genoemd, hoewel het bewijs van hun bestaan nog steeds controversieel is.
1. Geopend door John Wheeler
John Archibald Wheeler bedacht de term "zwart gat" in 1967. Voordien had de 'vader' van de relativiteitstheorie Albert Einstein al met zwarte gaten te maken gehad. Zwarte gaten zijn naar zijn mening plekken van ruimte-tijd die zo sterk gebogen zijn dat licht niet voorbij kan gaan zonder geabsorbeerd te worden.
In 1982 werd de eerste Big Hole buiten ons sterrenstelsel ontdekt in de Grote Magelhaanse Wolk, op een afstand van ongeveer 150.000 lichtjaar.