Zwarte gaten

Beoordeling 5.6
Foto van een scholier
  • Keuzeopdracht door een scholier
  • Klas onbekend | 1148 woorden
  • 16 maart 2002
  • 18 keer beoordeeld
  • Cijfer 5.6
  • 18 keer beoordeeld

Taal
Nederlands
Vak
Zwarte gaten

Vandaag gaan we iets vertellen over zwarte gaten, de bekende wormgaten en hierbij samenhangend het reizen in het verleden. Met een beetje hulp van Einstein is het ons toch gelukt deze theorie te analyseren of m.a.w. een poging tot het begrijpen van de theorie die gebouwd is op filosofische fundamenten.

1)herinnering uit vorig semester: tweede wet van Newton: F=m.a
Met deze wet werd aangetoond dat als er een kracht op een massa in werkt dat er een versnelling moet zijn. Op aarde is er zwaartekracht dus moet er een versnelling zijn en deze is gelijk aan 9.81 m/s. Stel je zit in een kamer en je kan niet naar buiten kijken. Je meet in je kamer je kracht op je lichaam door op een weegschaal te gaan staan. je vindt bijvoorbeeld 600N. Stel je massa is 60 Kg dan moet g (als je denkt dat je op een planeet staat) gelijk zijn aan 10 m/s². Denk je dat je in een raket zit, dan moet de versnelling ook 10 m/s² zijn.

2)Kromming van licht

Om dit te begrijpen moeten we eerst iets uitleggen. Eistein voerde ooit een expirement uit met iemand die in een lift zat zonder ruiten. Er is een klein gaatje waardoor men van buiten een laserstraal laat vallen. Wanneer de lift een versnelling van 9.8 m/s² naar boven heeft, dan zal de lichtstraal iets onder A tegen de wand van de lift komen, immers het licht heeft een kleine tijd nodig om van de ene kant van de lft naar de andere kan te gaan. Als de lift nu op aarde zou staan, dan kunnen we uit het vorige afleiden dat de lichtstraal ook iets onder A zal komen.
M.a.w. ook het licht is ondergevig aan de zwaartekracht.
Deze gedachte van Einstein werd bewezen tijdens een zonsverduistering in 1949. Tijdens de totale eclips zag men een sterretje in de diamantring staan. Het licht van deze ster kwam van ver achter de zon.
Conclusie: Licht buigt af door het zwaartekrachtveld van een ster.
De afbuiging van het licht kan "verklaard" worden door de kromming van de ruimte om de zon.Het licht beweegt langs het gekromde oppervlak; Deze manier van benaderen van de zwaartekracht vormt de basis van Einsteins beroemde Algemene Relatieviteistheorie van 1915.

3)Gravitationele tijd-rek
Uit de relatieviteitstheorie van Einstein volgt dat de tijd lanzamer loopt in een sterk zwaartekrachtsveld. Het gevolg is dat de tijd voor een reiziger die aan snelheid v reist, langzamer verloopt dan de tijd verloopt voor een persoon die blijft staan.
tweeling-paradox:

Stel dat de tweeling Jan en Janneke op hun 21-ste verjaardag uit elkaar gaan. Jan stapt in een raket dat met 99,5% van de lichtsnelheid vertrekt voor een reis naar een ster 32 lichtjaren verweg. Als Jan terug komt, zal de reis volgens Janneke ongeveer 64 jaar geduurd hebben en is zij dus 85 jaar. Jan zal echter pas 27 jaar zijn!!

4)zwarte gaten
Het eindstadium van een novae of supernovae kan een bruine dwerg, neutronen ster of een zwartgat zijn. Een zwartgat ontstaat wanneer het object onder zijn eigen zwaartekracht zich blijft verkleinen (de tegenwerkende druk van binnenuit is blijkbaar te klein). Zo'n situatie is volgens de klassieke wet van Newton onverklaarbaar: immers de gravitatiewet zegt dat de kracht omgekeerd evenredig met r2 is : Fg =G m1 m2/r2 . Dus hoe kleiner de ster wordt, des te groter wordt de zwaartekracht aan het oppervlak en dat veroorzaakt weer een versterking van het samendrukken. Uiteindelijk zou er een puntmassa moeten overblijven met een oneindig grote zwaartekracht. Dat is een niet hanteerbare situatie. Men zegt dan ook dat er een singulariteit ontstaat. Wanneer het object een zo grote zwaartekracht heeft gekregen dat zelfs licht niet meer kan ontsnappen, (denk aan de afbuiging van licht t.g.v de zwaartekracht) dan spreekt men van een zwartgat. De afmeting van het object met de massa M is dan:
Rgrav = 2GM / c2
We noemen dit de Schwarzschild straal, genoemd naar Karl Scharzschild (1916). Mathematisch beschouwd moet het object een oneindig kleine afmeting krijgen en dus een oneindig grote massa dichtheid. Kom je binnen de Rgrav dan ben je verloren: je verdwijn in de singulariteit. We noemen deze straal ook wel de horizon van een zwartgat.

Ontdekken van een zwart gat:
Als een actief zwart bij een ster komt, zal het gas uit de sterren ingezogen worden. En doordat een zwart gat een rotatie heeft, met grotere centripetale kracht naar midden toe. De snelheid van de materie in de neutronrenster gelijk wordt aan de lichtsnelheid; De heftigheid van het natuurgeweld zorgt ervoor dat de rondrazende materie röntgenstraling uitzendt. Die worden opgevangen door de ROSSI satelliet, die speciaal ontworpen is om dergerlijke stralen op te vangen.

5)Wormgaten
De Fysicus Schwarzschild vond als eerste een oplossing voor de Eisteinvergelijking. De oplossing levert 2 mogelijkheden op die wiskundig dezelfde zijn. Je kunt het een beetje vergelijken met het feit dat de wortel uit 4 gelijk kan zijn aan 2 en –2. Hierbij ontdekt hij eigenlijk een negatief universum. In dit ander universum is de zwaartekracht afstotend is in plaats van aantrekkend. Daar heb je bijvoorbeeld witte gaten. In dit "Wit gat" kan je dus veronderstellen dat in dat "wit gat" er een immens grote afstotingskracht moet zijn. Als je deze twee vergelijkingen aan elkaar plakt krijg je wat men noemt een wormgat.
In theorie zou men een wormgat kunnen gebruiken om zeer snel door ruimte te kunnen reizen maar in de praktijk is dat niet mogelijk want een wormgat is zeer instabiel en duurt niet lang zoals de meeste astronomische verschijnselen. Dus om erdoor te reizen zou je sneller dan het licht moeten gaan en dat is niet mogelijk.

6)Tijdmachine
Een wormgat kan ook een tijdmachine worden. Stel dat men instaat is om de ene mond van het wormgat met en hoge snelheid te verplaatsen. Keert men dat we terug naar de stilstaande mond, dan krijgt men de bekende tijd -rek ( zoals uitgelegd hierboven). Bekijk nu het diagram hieronder.
Op tijd 0 wordt de rechter mond B verplaatst, waardoor de tijd voor de reiziger B bij deze mond trager verloopt. Dit is weergegeven met de cijfers 1,2,3,.... Nu kan reziger A op twee manieren communiceren met B: via de gewone ruimte met signalen die hooguit met de lichtsnelheid bewegen, of door het wormgat. Wanneer het wormgat klein is, zal dit laatste signaal min of meer direkt bij B aankomen. Stel dat A op tijd 7 een signaal verstuurt naar B via de gewone ruimte: B ontvangt dit op moment 5 (op zijn klok). B zendt dan een signal terug naar A door het wormgat. Dit komt min of meer gelijktijdig aan bij A , nl op t=5 voor A. Dus A ontvangt een tegenbericht eerder dan zijn gezonden bericht!! Er is dus verwisseling van voor en na opgetreden (breking van causaliteit). Zo'n situatie wordt in vak literatuur een CTC (closed timelike curve, zeg maar een "tijd-loop") genoemd. Dit impliceert dat tijdreizen in principe mogelijk is.

REACTIES

Er zijn nog geen reacties op dit verslag. Wees de eerste!

Log in om een reactie te plaatsen of maak een profiel aan.