10 vragen die u zou kunnen hebben over zwarte gaten

  • Bron NASA – verwijzingen voor nadere/diepere informatie: zie de linkjes naar NASA (info is in het Engels).

Een zwart gat is een extreem dicht object in de ruimte waaruit geen licht kan ontsnappen. Hoewel zwarte gaten mysterieus en exotisch zijn, zijn ze ook een belangrijk gevolg van hoe zwaartekracht werkt: wanneer veel massa wordt samengeperst in een ruimte die klein genoeg is, scheurt het resulterende object het weefsel van ruimte en tijd, en wordt wat een singulariteit wordt genoemd . De zwaartekracht van een zwart gat is zo krachtig dat het in staat zal zijn om nabij materiaal naar binnen te trekken en het te “eten”.

NASA’s gids voor veiligheid in zwarte gaten Wil je een zwart gat bezoeken? We raden het niet aan. Ontdek waarom deze zwaartekrachtmysteries beter van een afstand kunnen worden bestudeerd. › Meer
Hier zijn 10 dingen die je misschien wilt weten over zwarte gaten:
Galaxy NGC 1068 wordt weergegeven in zichtbaar licht en röntgenstraling in deze samengestelde afbeelding. 
Hoogenergetische röntgenstralen (magenta) vastgelegd door NASA’s Nuclear Spectroscopic Telescope Array, of NuSTAR, worden als overlay geplaatst op zichtbaar lichtbeelden van zowel NASA’s Hubble Space Telescope als de Sloan Digital Sky Survey. 
Het röntgenlicht is afkomstig van een actief superzwaar zwart gat, ook wel quasar genoemd, in het centrum van de melkweg. 
Dit superzware zwarte gat is uitgebreid bestudeerd vanwege de relatief dichte nabijheid van ons melkwegstelsel. 
Afbeelding tegoed: NASA/JPL-Caltech/Roma Tre Univ.

1. Hoe kunnen we leren over zwarte gaten als ze licht opvangen en niet kunnen worden gezien? 

Geen enkel licht, ook geen röntgenstraling, kan ontsnappen uit de waarnemingshorizon van een zwart gat, het gebied waarbuiten geen terugkeer mogelijk is. NASA’s telescopen die zwarte gaten bestuderen, kijken naar de omringende omgevingen van de zwarte gaten, waar zich materiaal heel dicht bij de waarnemingshorizon bevindt. Materie wordt verwarmd tot miljoenen graden terwijl het naar het zwarte gat wordt getrokken, zodat het gloeit in röntgenstralen. De immense zwaartekracht van zwarte gaten vervormt ook de ruimte zelf, dus het is mogelijk om de invloed van een onzichtbare zwaartekracht op sterren en andere objecten te zien.

Meer ›

In 2015 ontdekten onderzoekers een zwart gat genaamd CID-947 dat veel sneller groeide dan het gaststelsel. 
Het zwarte gat in het centrum van de melkweg is bijna 7 miljard keer de massa van onze zon, waardoor het een van de meest massieve zwarte gaten is die zijn ontdekt. 
De massa van de melkweg wordt echter als normaal beschouwd. 
Omdat zijn licht een zeer lange afstand moest afleggen, observeerden wetenschappers het in een periode dat het universum minder dan 2 miljard jaar oud was, slechts 14% van zijn huidige leeftijd (bijna 14 miljard jaar zijn verstreken sinds de oerknal). 
Afbeelding tegoed: M. Helfenbein, Yale University / OPAC

2. Hoe lang duurt het om een ​​zwart gat te maken?

Een zwart gat met stellaire massa, met een massa van tientallen keren de massa van de zon, kan zich waarschijnlijk in enkele seconden vormen, na de ineenstorting van een massieve ster. Deze relatief kleine zwarte gaten kunnen ook worden gemaakt door de samensmelting van twee dichte stellaire overblijfselen die neutronensterren worden genoemd. Een neutronenster kan ook versmelten met een zwart gat om een ​​groter zwart gat te maken, of twee zwarte gaten kunnen botsen. Fusies zoals deze maken ook snel zwarte gaten en produceren rimpelingen in de ruimte-tijd die zwaartekrachtgolven worden genoemd.

Meer mysterieus zijn de gigantische zwarte gaten die in de centra van sterrenstelsels worden gevonden – de ‘superzware’ zwarte gaten, die miljoenen of miljarden keren de massa van de zon kunnen wegen. Het kan minder dan een miljard jaar duren voordat iemand een zeer grote omvang bereikt, maar het is niet bekend hoe lang het in het algemeen duurt om ze te vormen.

Wetenschappers hebben de eerste afbeelding van een zwart gat gemaakt, hier te zien, met behulp van waarnemingen door de Event Horizon Telescope van het centrum van het sterrenstelsel M87. 
De afbeelding toont een heldere ring die wordt gevormd als licht buigt als gevolg van de intense zwaartekracht rond een zwart gat dat 6,5 miljard keer massiever is dan onze zon. 
Afbeelding tegoed: Event Horizon Telescope-samenwerking 

3. Hoe berekenen wetenschappers de massa van een superzwaar zwart gat?

Het onderzoek omvat het kijken naar de bewegingen van sterren in de centra van sterrenstelsels. Deze bewegingen impliceren een donker, massief lichaam waarvan de massa kan worden berekend uit de snelheden van de sterren. De materie die in een zwart gat valt, draagt ​​bij aan de massa van het zwarte gat. Zijn zwaartekracht verdwijnt niet uit het heelal.

Deze animatie illustreert de activiteit rond een zwart gat. 
Hoewel de materie die de waarnemingshorizon van het zwarte gat is gepasseerd niet kan worden gezien, wordt materiaal dat buiten deze drempel wervelt versneld tot miljoenen graden en straalt het uit in röntgenstralen. 
Afbeelding tegoed: CXC/A.Hobart

4. Is het mogelijk dat een zwart gat een heel sterrenstelsel “opeet”?

Nee. Het is onmogelijk dat een zwart gat een heel sterrenstelsel zou opeten. Het zwaartekrachtbereik van superzware zwarte gaten in het midden van sterrenstelsels is groot, maar lang niet groot genoeg om het hele sterrenstelsel op te eten.

Meer ›

Deze afbeelding toont een gloeiende stroom materiaal van een ster die werd verstoord toen deze werd verslonden door een superzwaar zwart gat. 
Het zwarte gat is omgeven door een ring van stof. 
Wanneer een ster dichtbij genoeg komt om te worden opgeslokt door een zwart gat, wordt het stellaire materiaal uitgerekt en samengedrukt terwijl het naar binnen wordt getrokken, waardoor een enorme hoeveelheid energie vrijkomt. 
Afbeelding tegoed: NASA/JPL-Caltech

5. Wat zou er gebeuren als je in een zwart gat zou vallen?

Het zou zeker niet goed zijn! Maar wat we weten over het binnenste van zwarte gaten komt uit de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein.

Voor zwarte gaten zullen verre waarnemers alleen gebieden buiten de waarnemingshorizon zien, maar individuele waarnemers die in het zwarte gat vallen, zouden een heel andere ‘realiteit’ ervaren. Als je in de waarnemingshorizon zou komen, zou je perceptie van ruimte en tijd volledig veranderen. Tegelijkertijd zou de immense zwaartekracht van het zwarte gat je horizontaal samendrukken en je verticaal uitrekken als een noedel, daarom noemen wetenschappers dit fenomeen (geen grap) ‘spaghettificatie’. 

Gelukkig is dit nog nooit iemand overkomen – zwarte gaten zijn te ver weg om materie uit ons zonnestelsel naar binnen te halen. Maar wetenschappers hebben waargenomen dat zwarte gaten sterren uit elkaar scheuren , een proces waarbij een enorme hoeveelheid energie vrijkomt.

NASA’s Chandra X-ray observatorium ontdekte recordbrekende windsnelheden afkomstig van een schijf rond een zwart gat. 
Deze artist’s impression laat zien hoe de sterke zwaartekracht van het zwarte gat, links, gas wegtrekt van een begeleidende ster aan de rechterkant. 
Dit gas vormt een schijf van heet gas rond het zwarte gat en de wind wordt van deze schijf afgedreven met een snelheid van 20 miljoen mph, of ongeveer 3% van de snelheid van het licht. 
Afbeelding tegoed: NASA/CXC/M.Weiss | 
Meer info ›

6. Wat als de zon in een zwart gat verandert?

De zon zal nooit in een zwart gat veranderen omdat het niet massief genoeg is om te exploderen. In plaats daarvan zal de zon een dicht stellair overblijfsel worden dat een witte dwerg wordt genoemd.

Maar als de zon, hypothetisch gezien, plotseling een zwart gat zou worden met dezelfde massa als nu, zou dit geen invloed hebben op de banen van de planeten, omdat de zwaartekrachtsinvloed op het zonnestelsel hetzelfde zou zijn. De aarde zou dus rond de zon blijven draaien zonder erin getrokken te worden – hoewel het gebrek aan zonlicht rampzalig zou zijn voor het leven op aarde.

Het centrale deel van ons melkwegstelsel, de Melkweg, bevat een exotische verzameling objecten, waaronder een superzwaar zwart gat, Sagittarius A* genaamd, met een gewicht van ongeveer 4 miljoen keer de massa van de zon, gaswolken met een temperatuur van miljoenen graden, neutronensterren en witte dwergsterren die materiaal scheuren van begeleidende sterren en prachtige ranken van radiostraling. 
Het gebied rond Sagittarius A* wordt weergegeven in deze samengestelde afbeelding met Chandra-gegevens (groen en blauw) gecombineerd met radiogegevens (rood) van de MeerKAT-telescoop in Zuid-Afrika, die uiteindelijk deel zal gaan uitmaken van de Square Kilometre Array (SKA). 
Afbeelding tegoed: X-Ray: NASA/CXC/UMass/D. 
Wang et al.; 
Radio: SARAO/MeerKAT

7. Hebben zwarte gaten invloed gehad op onze planeet?

Zwarte gaten van stellaire massa blijven achter wanneer een massieve ster explodeert. Deze explosies verspreiden elementen zoals koolstof, stikstof en zuurstof die nodig zijn voor leven in de ruimte. Fusies tussen twee neutronensterren, twee zwarte gaten, of een neutronenster en een zwart gat, verspreiden op dezelfde manier zware elementen die op een dag deel kunnen gaan uitmaken van nieuwe planeten. De schokgolven van stellaire explosies kunnen ook leiden tot de vorming van nieuwe sterren en nieuwe zonnestelsels. Dus in zekere zin hebben we ons bestaan ​​op aarde te danken aan lang geleden ontploffingen en botsingen die zwarte gaten hebben gevormd.

Op grotere schaal lijken de meeste sterrenstelsels superzware zwarte gaten in hun centrum te hebben. Het verband tussen de vorming van deze superzware zwarte gaten en de vorming van sterrenstelsels is nog steeds niet begrepen. Het is mogelijk dat een zwart gat een rol heeft gespeeld bij de vorming van ons Melkwegstelsel. Maar dit kip-en-ei-probleem – dat wil zeggen, wat was er eerst, de melkweg of het zwarte gat? – is een van de grote puzzels van ons universum.

Het concept van deze kunstenaar toont het verste superzware zwarte gat dat ooit is ontdekt. 
Het maakt deel uit van een quasar van slechts 690 miljoen jaar na de oerknal. 
Afbeelding tegoed: Robin Dienel/Carnegie Instituut voor Wetenschap

8. Wat is het verste zwarte gat dat ooit is gezien?

Het verst verwijderde zwarte gat dat ooit is gedetecteerd, bevindt zich in een sterrenstelsel op ongeveer 13,1 miljard lichtjaar van de aarde. (De leeftijd van het universum wordt momenteel geschat op ongeveer 13,8 miljard jaar, dus dit betekent dat dit zwarte gat ongeveer 690 miljoen jaar na de oerknal bestond.)

Dit superzware zwarte gat is wat astronomen een ‘quasar’ noemen, waarbij grote hoeveelheden gas zo snel in het zwarte gat stromen dat de energie-output duizend keer groter is dan die van de melkweg zelf. De extreme helderheid is hoe astronomen het op zulke grote afstanden kunnen detecteren.

Het centrale deel van deze afbeelding bevat de hoogste concentratie superzware zwarte gaten ooit gezien en ongeveer een miljard over de hele hemel. 
Gemaakt met meer dan 7 miljoen seconden Chandra-waarnemingstijd, maakt deze afbeelding uit 2017 deel uit van het Chandra Deep Field-South. 
Met zijn ongekende kijk op het vroege heelal in röntgenstraling, biedt het astronomen een blik op de groei van zwarte gaten over miljarden jaren, beginnend kort na de oerknal. 
In deze afbeelding worden röntgenstralen met lage, gemiddelde en hoge energie die Chandra detecteert weergegeven als respectievelijk rood, groen en blauw. 
Afbeelding tegoed: NASA/CXC/Penn State/B.Luo et al. 

Meer info ›

9. Als er niets uit een zwart gat kan ontsnappen, zal dan niet het hele universum uiteindelijk worden verzwolgen?

Het universum is een grote plaats. Met name de grootte van een gebied waar een bepaald zwart gat een significante invloed van de zwaartekracht heeft, is vrij beperkt in vergelijking met de grootte van een sterrenstelsel. Dit geldt zelfs voor superzware zwarte gaten zoals die in het midden van de Melkweg. Dit zwarte gat heeft waarschijnlijk de meeste of alle sterren die dichtbij zijn gevormd al “opgegeten”, en sterren verder weg zijn meestal veilig om naar binnen te worden getrokken. Aangezien dit zwarte gat al een paar miljoen keer de massa van de zon weegt, zal er slechts kleine toename van zijn massa zijn als hij nog een paar zonachtige sterren opslokt. Er is geen gevaar dat de aarde (op 26.000 lichtjaar afstand van het zwarte gat van de Melkweg) naar binnen wordt getrokken.

Toekomstige botsingen van sterrenstelsels zullen ervoor zorgen dat zwarte gaten groter worden, bijvoorbeeld door twee zwarte gaten samen te voegen. Maar botsingen zullen niet voor onbepaalde tijd plaatsvinden omdat het heelal groot is en omdat het uitdijt, en dus is het zeer onwaarschijnlijk dat er een soort wegloopeffect van een zwart gat zal optreden.

In deze illustratie van een zwart gat en de omringende schijf stapelt gas dat zich in een spiraal naar het zwarte gat beweegt zich net buiten het zwarte gat op, waardoor een verkeersopstopping ontstaat. 
De verkeersopstopping is dichterbij voor kleinere zwarte gaten, dus röntgenstraling wordt op een kortere tijdschaal uitgezonden. 
Afbeelding tegoed: NASA

10. Kunnen zwarte gaten kleiner worden?

Ja. Wijlen natuurkundige Stephen Hawking stelde voor dat terwijl zwarte gaten groter worden door het eten van materiaal, ze ook langzaam krimpen omdat ze kleine hoeveelheden energie verliezen die “Hawking-straling” worden genoemd.

Hawkingstraling treedt op omdat lege ruimte, of het vacuüm, niet echt leeg is. Het is eigenlijk een zee van deeltjes die voortdurend in en uit het bestaan ​​springen. Hawking toonde aan dat als een paar van dergelijke deeltjes in de buurt van een zwart gat ontstaat, de kans bestaat dat een van hen het zwarte gat in wordt getrokken voordat het wordt vernietigd. In dit geval zal zijn partner ontsnappen in de ruimte. De energie hiervoor komt van het zwarte gat, dus het zwarte gat verliest door dit proces langzaam energie en massa.

Uiteindelijk zullen zwarte gaten in theorie verdampen door Hawking-straling. Maar het zou veel langer duren dan de hele leeftijd van het universum voordat de meeste zwarte gaten die we kennen, aanzienlijk verdampen. Zwarte gaten, zelfs die van een paar keer de massa van de zon, zullen heel, heel lang bestaan!

Geef een reactie

Scroll naar top
%d bloggers liken dit: