Top 10 Hele donkere weetjes over zwarte gaten

Zwarte gaten: ze spreken enorm tot de verbeelding. In talloze sciencefictionfilms spelen zwarte gaten een prominente rol, denk maar aan de bekende film ‘Interstellar’ uit 2014. Een zwart gat wordt in de films vaak opgevoerd als een boosdoener, als een wreedaardige slokop die alle materie in de buurt naar zich toetrekt en waaruit zelfs het licht niet kan ontsnappen.

Een zwart gat is inderdaad een gebied in de ruimte waar de zwaartekracht zo onvoorstelbaar sterk is dat alles in de omgeving erdoor wordt aangetrokken. Complete manen en planeten verdwijnen erin als ze te dicht in de buurt komen. Wat in een zwart gat ‘valt’, is onherroepelijk verloren. Niemand weet wat er zich binnenin een zwart gat afspeelt – dat laten we over aan de fantasie van de filmmakers…

Hieronder een tiental fascinerende weetjes over zwarte gaten.

Je kunt een zwart gat niet rechtstreeks waarnemen

Een zwart gat ziet er inderdaad ‘zwart’ uit. Ten opzichte van de omringende zwarte ruimte valt het zwart gat helemaal niet op. Omdat een zwart gat absoluut niets uitstraalt (geen licht, geen röntgenstraling, geen radiogolven, geen warmtestraling) kunnen aardse instrumenten het niet detecteren.

Toch kennen astronomen de positie van talrijke zwarte gaten in het heelal. Hoe? Door het effect waar te nemen dat een zwart gat heeft op zijn omgeving. Als bijvoorbeeld een ster te dicht in de buurt komt van een zwart gat, slorpt dit de materie van de ster op. De materie die naar het zwart gat toestroomt krijgt een enorme snelheid, wordt verschrikkelijk heet en zendt hierdoor röntgenstraling uit. Die röntgenstralen kunnen we detecteren op aarde.

Alleen gevaarlijk als je te dicht komt

ESO/L. Calçada/M.Kornmesser

Een zwart gat oefent een enorme aantrekkingskracht uit op alle objecten die in de buurt komen. Het wordt pas gevaarlijk als je te dicht komt. Voorbij een bepaald punt word je onherroepelijk naar het zwart gat gezogen en is terugkeren onmogelijk. Blijf je echter op afstand, dan kun je rustig zonder enig gevaar een zwart gat observeren.

Een enorm zwart gat in onze eigen Melkweg

Inderdaad, onze eigen Melkweg bezit (waarschijnlijk) een kolossaal supermassief zwart gat, dat zich volgens waarnemingen in het centrum van de Melkweg zou bevinden.

Astronomen gaven het zwart gat de benaming Sagittarius A*. Berekeningen tonen aan dat dit supermassief zwart gat een massa zou bezitten die bijna 4 miljoen keer groter is dan de massa van de zon. Sagittarius A* zou per dag gemiddeld één grote planetoïde opslokken. Er bestaat gelukkig geen gevaar voor onze planeet: de aarde bevindt zich op een veilige afstand van Sagittarius A*…

Een stervende ster veroorzaakt vaak een zwart gat

Sterren ‘sterven’ op verschillende manieren, afhankelijk van hun massa (geen paniek, onze eigen zon gaat nog wel zo’n 5 miljard jaar mee!).

Een ster met een grote massa (bijvoorbeeld 20 keer de massa van onze zon) sterft als een spectaculaire supernova. Wanneer zo’n zware ster haar brandstof heeft opgebruikt, stort de kern van de ster in en de buitenste lagen van de ster exploderen. Zo blijft er een hele kleine kern over die een bijna oneindige massa bezit, een zogenaamde singulariteit. Een singulariteit vormt het centrum van een stellair zwart gat. De geëxplodeerde buitenste gaslagen van de gestorven ster verdwijnen in de ruimte en vormen een ruimtenevel. De Krabnevel is hiervan een bekend voorbeeld.

welke soorten zwarte gaten zijn er?

Volgens astronomen van NASA bestaan er minstens 3 soorten zwarte gaten.

Er zouden zogeheten primordiale zwarte gaten bestaan, ontstaan vlak na de oerknal, niet groter dan een atoom maar even zwaar als een hoge berg op aarde.

De meest voorkomende zwarte gaten zijn echter de stellaire ‘black holes’. Deze ontstaan tijdens een supernova en bezitten een massa die minstens 20 keer groter is dan deze van onze zon. In de Melkweg zijn er dozijnen zwarte gaten van dit type.

Tenslotte kent men ook nog ‘supermassieve zwarte gaten’. Deze bevinden zich in het centrum van een sterrenstelsel (de Melkweg bijvoorbeeld) en wegen meer dan één miljoen keer de massa van de zon. Astronomen vermoeden dat een ‘gewoon’ zwart gat kan uitgroeien tot een supermassief zwart gat als het zich in het centrum van een sterrenstelsel bevindt en de gelegenheid heeft om alle omringende materie op te slokken.

Vreemde verschijnselen rond zwarte gaten

ESO/M. Kornmesser

De ‘normale’ beleving van de tijd verdwijnt wanneer een voorwerp bliksemsnel naar een zwart gat wordt getrokken. Stel dat je in een ruimteschip zit dat met een reusachtige snelheid naar een zwart gat wordt gezogen terwijl een waarnemer, ver verwijderd van het zwart gat, je in de gaten houdt. Door de gigantische snelheid (bijna de snelheid van het licht) gaat volgens de waarnemer de tijd voor jou langzamer lopen terwijl zijn eigen klok ‘normaal’ tikt. Voor jou lijkt het alsof de klok van de waarnemer steeds sneller gaat lopen terwijl je eigen uurwerk ‘normaal’ werkt. Jij zou dus minder snel oud worden dan de waarnemer, een interessant verschijnsel dat aan bod komt in heel wat sciencefictionfilms.

Er was röntgenstralingsonderzoek nodig om het eerste zwart gat te ontdekken

Cygnus X-1 was de eerste röntgenbron die werd ontdekt in het heelal (in het sterrenbeeld de Zwaan, vandaar de naam ‘Cygnus’). Al in 1962 vermoedden astronomen dat er in dit sterrenbeeld een zwart gat aanwezig was, maar het duurde nog tot 1970 alvorens men dit met een röntgentelescoop kon waarnemen. Cygnus X-1 is een dubbelster, bestaande uit een zwart gat en een grote blauwe ster die langzaam wordt ‘opgegeten’. De materie van de blauwe ster wordt zo sterk versneld door het naburige zwart gat dat deze röntgenstraling gaat uitzenden.

Het dichtstbijzijnde zwart gat blijkt toch niet zo dichtbij

Lang werd aangenomen dat V4641 Sagittarii het dichtstbijzijnde zwart gat bij de aarde was. Een foutieve meting van de afstand tot V4641 Sagittarii leverde in 1999 1.600 lichtjaren op. Niet echt dicht bij de deur zou je denken, maar op astronomische schaal toch veel dichterbij dan verwacht. Latere metingen gaven echter aan dat V4641 Sagittarii een heel stuk verder verwijderd was: meer dan 20 000 lichtjaren zelfs. Op die afstand hebben we van V4641 Sagittarii helemaal niets te vrezen.

Zwarte gaten en sciencefictionfilms

https://www.youtube.com/watch?v=YdSz12Glhlw

De lijst van sciencefictionfilms en televisiereeksen waarin zwarte gaten een rol spelen, is ellenlang. ‘Interstellar’ is een van de bekendste recente films, maar bijvoorbeeld ook ‘Event Horizon’ en de ‘Star Trek’-film uit 2009. Zwarte gaten duiken op in televisiereeksen als ‘Battlestar Galactica’, ‘Stargate: SG1’ en de tv-serie ‘Star Trek’. De inventaris van romans, stripverhalen en games met een ‘black hole’ in de hoofdrol is nog een heel stuk langer…

Bestaan er wormgaten?

Nog een populair thema in sciencefictionfilms: wormgaten. Sommigen denken dat een zwart gat het uiteinde is van een ‘wormgat’, een soort verbindingspijp waarin je je tegen een ongelooflijke snelheid naar een ander stuk van het heelal kunt verplaatsen. Via een wormgat zou je zelfs sneller dan het licht kunnen reizen, iets wat in de ‘normale’ fysica onmogelijk is. Een wormgat blijft echter een theoretisch begrip. Natuurkundigen breken zich het hoofd over wiskundige modellen die het bestaan van wormgaten kunnen bewijzen. Tot nu toe is er echter niemand in geslaagd om aan te tonen dat wormgaten theoretisch mogelijk zijn. Wat er zich precies in een zwart gat afspeelt, is en blijft koffiedik kijken…