Zwarte gaten

Keuzeopdracht ANW essay
Zwarte Gaten. Een zwart gat is een ruimte met een enorme zwaartekracht, waardoor licht niet kan ontsnappen. Het idee over zwarte gaten ontstond al in de 18e eeuw, maar de mogelijkheid van hun bestaan werd bewezen door Einstein. Met het verder bestuderen van zwarte gaten groeide ook het besef dat dit soort lichamen wel eens echt in het universum zouden kunnen bestaan en rond 1930 lieten een aantal wetenschappers zien dat een zwart gat voort zou kunnen komen uit een ineengestorte ster. Een zwart gat heeft een aantal rare eigenschappen als gevolg van de grote zwaartekracht. Zo is er een soort horizon, waar de snelheid van licht en de ontsnappingssnelheid aan elkaar gelijk zijn. Daar lijkt het licht bevroren te zijn, en als je die horizon overtreedt, is het onmogelijk het zwarte gat ooit nog uit te komen. Een ander opmerkelijk punt in een zwart gat is de singulariteit, de kern van het gat, waar alles in het zwarte gat naar toe getrokken wordt. Die plek heeft een oneindig grote dichtheid. Een zwart gat is een object dat zo klein en zo zwaar is dat niets aan de zwaartekracht van het object kan ontsnappen, zelfs licht niet (vandaar de betiteling ‘zwart’). Een zwart gat kan bijvoorbeeld ontstaan wanneer een zware ster aan het einde van zijn leven, als de ‘brandstof’ op is, en in een stort. Door de sterke zwaartekrachtaantrekking kan een zwart gat naburige materie ‘opslokken’ (vandaar de naam ‘gat’). Zwarte gaten kunnen zeer massief zijn wel een miljoen tot een miljard keer de massa van de zon. Hoewel we een zwart gat niet kunnen lokaliseren, kunnen we er een met een schrijf of ring van materie deeltjes wel ontdekken door deeltjes in de vorm van uitgezonden röntgenstralen. De röntgenstraling moet uiteraard voldoende krachtig zijn om over een afstand van vele lichtjaren in de ruimte gevonden te worden. Men moet dan ook uitgaan van iets meet dan een toevallig laagje ruimtestof. Er moeten heel wat ruimte kolken van naar binnen ‘gezogen’ materie zijn., Dat wil zeggen, dat het zwarte gat wel een bijzondere omgeving moet hebben om gevonden te woeden. Vaak worden een aantal zwermen van deze bronnen ontdekt in een centrum van dichtbevolkte sterrenstelsels. In het algemeen is het grootste deel van de straling die wordt uitgezonden door een sterrenstelsel eenvoudigweg de som van de straling die wordt uitgezonden door de individuele sterren. Voor een paar procent van alle sterrenstelsels is dit echter niet waar. Deze stelsels worden actieve sterrenstelsels genoemd. Ze kenmerken zich doordat ze grote hoeveelheden energie uitstralen op onder meer radio en röntgengolflengten. Deze straling duidt op zeer energetische processen in de centra van deze stelsels. De gangbare opvatting in de sterrenkunde is dat deze processen het gevolg zijn van de aanwezigheid van een massief zwart gat. De aanwezigheid van een massief zwart gat is op zichzelf niet voldoende om de energetische processen in actieve sterrenstelsels volledig te kunnen verklaren. Er moet ook voldoende materie aanwezig zijn rond het centrum zoals gas, stof en sterren. Deze kan door de aanwezigheid van het zwarte gat vrij effectief in energie worden omgezet. Als er niet meer voldoende materie voorhanden is doven de energetische processen uit. Het sterrenstelsel zal er dan, ondanks de aanwezigheid van het zwarte gat, normaal uitzien. Men kan aantonen dat er niet lang na het ontstaan van het heelal veel meer actieve sterrenstelsels waren dan tegenwoordig. Het is daarom waarschijnlijk dat veel sterrenstelsels die nu als ‘normaal’ te kwalificeren zijn, ooit in hun leven actief zijn geweest. Vermoedelijk hebben daarom zeer veel sterrenstelsels een centraal zwart gat in hun centrum, zelfs de stelsels die nu niet actief zijn. Een zwart gat in een normaal sterrenstelsel verraad zijn aanwezigheid door de zwaartekracht die hij uitoefent op de sterren rond het centrum. Als gevolg van deze aantrekking zal er een grotere concentratie van sterren van het sterrenstelsel zijn dan normaal, en zullen de sterren rond het centrum sneller bewegen dan normaal. Het meten van beide effecten vereist waarnemingen van grote scherpte. Vanaf de aarde is dat niet makkelijk door de versmerende werking van de atmosfeer. De Hubble Space Telescope (HST) helpt men daarbij. Volgen een zekere Stephen Hawkings zendt een zwart gat toch enige straling uit en zo zou het gat langzaam zijn massa verliezen. Dit is een proces dat versnelt naarmate de massa afneemt. Langzaam zou het gat dus oplossen. Deze theorieën zijn echter niet waterdicht en onmogelijk te testen met experimenten. Men heeft in het centrum van ons sterrenstelsel een zeer compacte en energierijke bron van microgolven ontdekt en het is te veronderstellen, dat zich daar een gat bevindt. Sommige astronomen gaan zelfs zo ver te veronderstellen, dat dit zwarte gat in onze melkweg een massa moet hebben van 100 miljoen sterren en dus een massa van 1/1000 van de gehele melkweg. Het zou een doorsnee van 700 miljoen kilometer moeten hebben. Zo groot dat dit gat hele sterren zou kunnen opslokken. Mogelijk heeft iedere galaxie wel een eigen zwart gat in het centrum, een eindeloze slopkop, die nooit iets teruggeeft, maar steeds groter wordt. Als ik in een zwart gat zou vallen zou ik het niet overleven. Het verschil in zwaartekracht zou richting kern zo enorm toenemen dat het krachtverschil tussen ten en hoofd ervoor zou zorgen dat je uit elkaar gereten zou worden. Degene die naar mij zou kijken zou mij in een vertraging richting de horizon zien gaan, en in de horizon zou ik ‘bevroren’ blijven hangen. Dit komt omdat het licht dat ik uitzend steeds meer moeite heeft om aan de zwaartekracht te ontsnappen, en om later helemaal niet meer weg te komen.