Je dromen opnieuw bekijken
Zwarte gaten zijn gebieden in de ruimte waar de zwaartekracht zo hevig is dat niets, zelfs licht niet, eraan kan ontsnappen. Ze zijn soms honderden keren groter dan onze zon en zijn onzichtbaar.
Zwarte gaten ontstaan wanneer zware sterren hun nucleaire brandstof uitputten en imploderen onder het gewicht van hun eigen zwaartekracht. Door deze ineenstorting wordt de kern samengeperst tot een oneindig dicht punt, een singulariteit genoemd, omgeven door een waarnemingshorizon.
De waarnemingshorizon is de grens rond een zwart gat waarachter niets kan terugkeren. Zodra een object deze grens overschrijdt, wordt het onvermijdelijk naar de singulariteit getrokken en kan het niet ontsnappen aan de zwaartekracht van het zwarte gat.
In het centrum van een zwart gat bevindt zich de singulariteit, een punt van oneindige dichtheid waar de wetten van de natuurkunde zoals wij die kennen ophouden te bestaan. De singulariteit is het punt waar de massa van de ster is samengeperst in een oneindig kleine ruimte.
Er zijn verschillende soorten zwarte gaten, waaronder stellaire zwarte gaten die ontstaan uit het instorten van sterren en zelfs superzware zwarte gaten (super massive black hole) in het centrum van melkwegstelsels.
Superzware zwarte gaten zijn miljoenen tot miljarden keren de massa van de zon en bevinden zich in de centra van sterrenstelsels, waaronder onze Melkweg. Veel wetenschappers debatteren nog over hun vorming en doen er nog onderzoek naar, maar het zijn cruciale componenten in de evolutie van sterrenstelsels.
Stellaire zwarte gaten worden gevormd uit de overblijfselen van zware sterren. Wanneer zo'n ster zijn nucleaire brandstof opgebruikt, ondergaat hij een supernova-explosie en kan de kern ineenstorten tot een zwart gat als hij massief genoeg is.
Tussenliggende zwarte gaten worden verondersteld te ontstaan door het samensmelten van kleinere zwarte gaten of door het instorten van massieve sterrenclusters. Ze vormen een brug in grootte tussen stellaire en superzware zwarte gaten.
Quasars zijn extreem heldere en verre objecten die worden aangedreven door superzware zwarte gaten in de centra van jonge sterrenstelsels. De intense straling is afkomstig van de opeenhoping van materie, die enorme hoeveelheden energie afgeeft wanneer het in het zwarte gat valt.
Volgens theoretisch natuurkundige Stephen Hawking kunnen zwarte gaten straling uitzenden waarbij kleine energiedeeltjes vrijkomen uit het zwarte gat. Dit proces, bekend als Hawkingstraling, kan er uiteindelijk voor zorgen dat zwarte gaten over extreem lange tijdschalen verdampen.
Als materie in een zwart gat valt, vormt het een accretieschijf die opwarmt en röntgenstraling en andere straling uitzendt terwijl het naar binnen spiraliseert. Deze materie kan bestaan uit stofdeeltjes of zelfs licht zelf.
Stel je voor dat de oneindigheid van de ruimte niets meer is dan een stuk stof, en dat elk hemellichaam (sterren, planeten, zwarte gaten) een knikker is die erop zit. Vergeleken met andere hemellichamen zijn zwarte gaten een stuk zwaarder en hun aanwezigheid vervormt de stof zelf van de ruimte.
De informatieparadox van het zwarte gat stelt de vraag of informatie die in een zwart gat valt voor altijd verloren gaat of op de een of andere manier bewaard blijft. Dit stelt ons begrip van de natuurkunde op de proef, omdat we nog niet volledig begrijpen wat er zich in deze hemellichamen bevindt.
In 2019 heeft de Event Horizon Telescoop (EHT) de allereerste afbeelding van de schaduw van een zwart gat gemaakt, wat direct visueel bewijs levert voor het bestaan van een zwart gat. Het beeld was van het zwarte gat in het centrum van sterrenstelsel Messier 87, en werd aangekondigd als een monumentale doorbraak in de astrofysica.
Sommige zwarte gaten produceren krachtige jets van deeltjes en straling die uit hun polen schieten. Deze stralen kunnen duizenden lichtjaren ver zijn en worden vermoedelijk aangedreven door de rotatie en de magnetische velden van het zwarte gat.
Eerder dit jaar maakte NASA een simulatie van hoe het eruit zou zien om in een superzwaar zwart gat te vallen dat 4,3 miljoen keer zo zwaar is als onze zon. Dat is gelijk aan het zwarte gat dat zich momenteel in het centrum van het Melkwegstelsel bevindt.
Beeld credit: NASA's Goddard Space Flight Center/J. Schnittman en B. Powell
Een gewone laptop zou tientallen jaren nodig hebben gehad om de simulatie te maken, maar de Discover supercomputer van NASA's Goddard Space Flight Center kon de prestatie in vijf dagen leveren, met slechts 0,3% van zijn rekenkracht. Maar de vraag blijft: wat zou jij ervaren als je in een zwart gat zou vallen?
Als je een zwart gat nadert, voel je een enorme toename in zwaartekracht. De immense zwaartekracht van het zwarte gat begint je perceptie van tijd en ruimte te vervormen, waardoor de omgeving om je heen steeds bizarder en surrealistischer wordt.
De accretieschijf van het zwarte gat, bestaande uit materie die naar binnen spiraliseert, zou ongelooflijk heet zijn. Naarmate je dichterbij komt, word je waarschijnlijk blootgesteld aan intense straling, waardoor je waarschijnlijk verbrand.
Eenmaal dichtbij genoeg zouden de differentiële zwaartekrachtkrachten (bekend als getijdekrachten) extreem worden. De zwaartekracht op je voeten zou veel sterker zijn dan op je hoofd, waardoor het lichaam zou uitrekken tot een lange, dunne vorm in een proces dat spaghettificatie wordt genoemd.
Door het intense zwaartekrachtveld wordt de tijddilatatie aanzienlijk. Voor een buitenstaander lijkt het alsof je vertraagt terwijl je in het zwarte gat valt, totdat je uiteindelijk lijkt te bevriezen aan de rand van de waarnemingshorizon zonder deze te passeren.
Terwijl je valt, lijkt de tijd normaal door te gaan, maar je ziet het universum buiten je dramatisch versnellen. De hele toekomstige geschiedenis van het universum zou zich kunnen afspelen in wat een korte tijd lijkt.
Vanuit jouw perspectief zou je de waarnemingshorizon passeren zonder onmiddellijke veranderingen waar te nemen. Maar eenmaal gepasseerd is er geen weg meer terug en word je onvermijdelijk naar de singulariteit getrokken. Op dit punt zou je niets meer zien dan het vervagende licht van de accretieschijf rond het zwarte gat.
Afbeelding credit: NASA's Goddard Space Flight Center/J. Schnittman en B. Powell
De communicatie met de buitenwereld zou stoppen omdat signalen niet langer kunnen ontsnappen aan de zwaartekracht van het zwarte gat. Elke poging om berichten terug te sturen zou mislukken, waardoor je geïsoleerd zou blijven van de rest van het universum.
De infall zou je blootstellen aan toenemende stralingsniveaus van de accretieschijf en andere materie die het zwarte gat in wordt getrokken. Deze straling zou dodelijk kunnen zijn lang voordat je fysiek de singulariteit bereikt.
Na het passeren van de waarnemingshorizon zou je blijven vallen in de richting van de singulariteit in het centrum van het zwarte gat. De zwaartekracht zou verder toenemen, waardoor je lichaam nog intenser zou worden samengedrukt en uitgerekt.
In de buurt van de singulariteit houden de natuurkundige wetten zoals wij die kennen op te functioneren. Niemand weet wat de precieze omstandigheden zijn in het centrum van een zwart gat, maar algemene relativiteit voorspelt dat er oneindige dichtheid en nul volume zou zijn.
Sommige theorieën suggereren dat kwantumeffecten in de buurt van de singulariteit een 'vuurmuur' van intense energie zouden kunnen creëren die alles wat dit punt bereikt zou verdampen. Dit is echter nog steeds een onderwerp van hevig debat en blijft speculatief.
Het bestuderen van zwarte gaten helpt wetenschappers om de grenzen van de natuurkunde en de aard van het universum te verkennen. Er valt nog veel te leren over hun bestaan, maar nieuwe technologieën zullen ons helpen om deze mysterieuze krachten beter te begrijpen.
Zie ook: De grootste mythes over het heelal
Bronnen: (NASA) (Business Insider) (Space.com) (Encyclopedia Britannica) (National Geographic)
Een zwart gat is echt een van de meest mysterieuze hemelverschijnselen die de mens kent. Niet alleen zijn ze fysiek gehuld in duisternis, maar ook hun ontstaan laat veel vragen open die de wetenschap deels niet kan beantwoorden. Zwarte gaten bestaan echter naast de natuurkundige wetten van het universum en sommige antwoorden liggen binnen handbereik.
Wat zijn zwarte gaten? Wat is de wetenschap rond hun bestaan? En wat zou er gebeuren als je er in zou vallen? Klik verder om erachter te komen.
Afbeelding credit: NASA/CXC/M.Weiss
Wat gebeurt er als je in een zwart gat valt?
Een zwaartekracht zo sterk dat zelfs licht er niet aan kan ontsnappen
LIFESTYLE Ruimte
Een zwart gat is echt een van de meest mysterieuze hemelverschijnselen die de mens kent. Niet alleen zijn ze fysiek gehuld in duisternis, maar ook hun ontstaan laat veel vragen open die de wetenschap deels niet kan beantwoorden. Zwarte gaten bestaan echter naast de natuurkundige wetten van het universum en sommige antwoorden liggen binnen handbereik.
Wat zijn zwarte gaten? Wat is de wetenschap rond hun bestaan? En wat zou er gebeuren als je er in zou vallen? Klik verder om erachter te komen.
Afbeelding credit: NASA/CXC/M.Weiss