Een zwart gat is een gebied in de ruimtetijd waar de zwaartekracht zo sterk is dat niets kan ontsnappen. Zelfs deeltjes of elektromagnetische straling zoals licht kunnen weggaan. Volgens een algemene relativiteitstheorie kan een voldoende compacte massa de ruimtetijd vervormen tot een zwart gat. Maar weet u wie het bestaan van een zwart gat heeft bedacht?
John Michell stelde in 1783 het concept van zwarte gaten voor, noemde ze aanvankelijk 'donkere sterren' en stelde een methode voor om ze te detecteren door te zoeken naar sterrenstelsels die de zwaartekrachtseffecten van twee sterren vertoonden, maar waarvan slechts één ster zichtbaar was.
De geschiedenis van het zwarte gat
In een brief die in november 1784 werd gepubliceerd, stelde de Engelse astronomische pionier en predikant John Michell in het kort het idee voor van een lichaam dat zo massief was dat zelfs licht er niet aan kon ontsnappen. Michell's simplistische berekeningen gingen ervan uit dat zo'n lichaam dezelfde dichtheid zou hebben als de zon, en hij concludeerde dat er een zou ontstaan wanneer de diameter van een ster die van de zon met een factor 500 overschrijdt, en de ontsnappingssnelheid aan het oppervlak groter is dan de gebruikelijke lichtsnelheid. Deze lichamen werden nagesynchroniseerd donkere sterren.
Hij merkte terecht op dat zulke superzware maar niet-uitstralende lichamen konden worden gedetecteerd door hun zwaartekrachtseffecten op nabijgelegen zichtbare lichamen. Geleerden in die tijd waren aanvankelijk enthousiast over het idee dat gigantisch maar onzichtbaar donkere sterren misschien verborgen in het volle zicht, maar het enthousiasme nam af toen de golfachtige aard van licht in het begin van de negentiende eeuw werd ontdekt alsof licht een golf was in plaats van een deeltje, het was onduidelijk welke invloed de zwaartekracht zou hebben op ontsnappende lichtgolven, als die er al zou zijn . (Bron: Gizmodo)
De eigenschappen en structuur van een zwart gat
Een zwart gat bestaat uit twee basiscomponenten: de singulariteit en de waarnemingshorizon. De gebeurtenishorizon is de punt van geen terugkeer rond een zwart gat. Het is geen fysiek oppervlak, maar eerder een bol rond het zwarte gat die het punt markeert waarop de ontsnappingssnelheid gelijk is aan de lichtsnelheid. De straal is de eerder genoemde Schwarzschild straal.
Eén ding over de waarnemingshorizon: zodra materie erin komt, valt het naar het midden. Met zo'n sterke zwaartekracht knijpt materie tot een punt. In een extreem klein volume met een belachelijk hoge dichtheid.
de singulariteit is de naam die aan dit punt wordt gegeven, dit komt omdat het verwaarloosbaar klein is en een in wezen oneindige dichtheid heeft. De wetten van de fysica zullen waarschijnlijk instorten bij de singulariteit. Wetenschappers werken er hard aan om beter te begrijpen wat er bij deze singulariteiten gebeurt, en om een alomvattende theorie te ontwikkelen die beter beschrijft wat er in het centrum van een zwart gat gebeurt. (Bron: NASA)
Als een zwart gat onzichtbaar is, hoe werden ze dan in de eerste plaats gedetecteerd?
Zwarte gaten kunnen niet rechtstreeks worden waargenomen met telescopen die röntgenstralen, licht of andere vormen van elektromagnetische straling detecteren. We kunnen echter de aanwezigheid van zwarte gaten afleiden en bestuderen door hun effect op andere materie in de buurt te observeren. (Bron: NASA)