Een zwart gat is een gebied van de ruimtetijd waar de zwaartekracht zo sterk is dat niets kan ontsnappen. Zelfs deeltjes of elektromagnetische straling zoals licht kunnen vertrekken. Volgens een theorie van de algemene relativiteit kan een voldoende compacte massa de ruimtetijd vervormen om een zwart gat te vormen. Maar weet je wie het bestaan van een zwart gat conceptualiseerde?

 

John Michell stelde het concept van zwarte gaten voor in 1783, en noemde ze aanvankelijk “dark stars” en stelde een methode voor om ze te detecteren door te zoeken naar sterrensystemen die de gravitationele effecten 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 geestelijke John Michell kort het idee voor van een lichaam zo massief dat zelfs licht er niet aan kon ontsnappen. Michells simplistische berekeningen gingen ervan uit dat zo’n lichaam dezelfde dichtheid zou hebben als de zon, en hij concludeerde dat er één zou ontstaan wanneer de diameter van een ster de diameter van de zon met een factor 500 overschrijdt, en de ontsnappingssnelheid aan het oppervlak de gebruikelijke lichtsnelheid overschrijdt. Deze lichamen werden “dark stars” genoemd.
Hij merkte correct op dat zulke supermassieve maar niet‑stralende lichamen konden worden gedetecteerd aan hun gravitationele effecten op nabijgelegen zichtbare lichamen. Wetenschappers uit die tijd waren aanvankelijk enthousiast over het idee dat gigantische maar onzichtbare “dark stars” zich in het volle zicht konden verbergen, maar de enthousiasme nam af toen in het begin van de negentiende eeuw de golfachtige aard van licht werd ontdekt; aangezien licht als een golf in plaats van een deeltje werd beschouwd, was het onduidelijk welke, zo ja welke, invloed de zwaartekracht zou hebben op ontsnappende lichtgolven. (Bron: Gizmodo)

De eigenschappen en structuur van een zwart gat

Een zwart gat bestaat uit twee basiscomponenten: de singulariteit en de gebeurtenishaor. De gebeurtenishaor is het punt van geen terugkeer rond een zwart gat. Het is geen fysiek oppervlak, maar eerder een bol die het zwarte gat omgeeft en het punt markeert waarop de ontsnappingssnelheid gelijk is aan de lichtsnelheid. Zijn radius is de eerder genoemde Schwarzschild-radius.

Een ding over de gebeurtenishaor: zodra materie erin valt, valt het naar het centrum. Bij zo’n sterke zwaartekracht wordt materie samengedrukt tot een punt. Naar een extreem klein volume met een belachelijk hoge dichtheid.
De singulariteit is de naam die aan dit punt wordt gegeven, omdat het bijna oneindig klein is en een praktisch oneindige dichtheid heeft. De natuurwetten zullen waarschijnlijk afbreken bij de singulariteit. Wetenschappers werken hard om beter te begrijpen wat er gebeurt bij deze singulariteiten, en om een alomvattende theorie te ontwikkelen die beter beschrijft wat er gebeurt in het centrum van een zwart gat. (Bron: NASA)

Als een zwart gat onzichtbaar is, hoe werden ze dan in eerste instantie gedetecteerd?

Zwarte gaten kunnen niet direct worden waargenomen met telescopen die röntgenstraling, licht of andere vormen van elektromagnetische straling detecteren. We kunnen echter wel de aanwezigheid van zwarte gaten afleiden en ze bestuderen door hun effect op andere materie in de omgeving te observeren. (Bron: NASA)