Zwarte gaten

Door Xinax gepubliceerd op Saturday 05 July 11:24

Wat is een zwart gat?

Een zwart gat is eigenlijk een raar hemellichaam waar geen materie uit kan ontsnappen. Ook licht kan er niet uit dit komt omdat een zwart gat een heel sterk zwaartekrachtsveld heeft. Hierdoor kan de materie niet uit het zwarte gat ontsnappen en blijft het erin.

Zwarte gaten zijn nog steeds niet helemaal verklaard. Er zijn nog steeds wetenschappers die ontkennen van het bestaan, maar het wordt steeds moeilijker want er komen steeds meer bewijzen voor het bestaan van de zwarte gaten.

Lichtdeeltjes kunnen niet ontsnappen omdat het zwaartekrachtsveld ze binnen het zwarte gat houdt, hier kunnen de lichtdeeltjes niet tegen en ze verliezen hun energie waardoor ze tot stilstand komen en geen licht meer geven.

De materie kan niet ontsnappen omdat de snelheid van materie even snel is als de licht snelheid.

Om een zwart gat ligt ook een gebied waaruit je niet kan ontsnappen dit heet de waarnemingshorizon en de afstand van de waarnemingshorizon tot het zwarte gat wordt ook wel de Schwarzschildstraal genoemt. Dit is vernoemd naar de Duitse Karl Schwarzschild die al in 1916 voorspelde dat er zwarte gaten waren.

Een zwart gat heet een zwart gat omdat hij niet zichtbaar is en zelfs het licht kan er niet aan ontsnappen. En het heet een gat omdat alles wat erin valt komt niet meer uit het gat.

Er zijn eigenlijke hele rare verschijnselen bij zwarte gaten want de vraag is vooral waar al de materie naar toe gaat bij zo’n zwart gat. Het werkt ongeveer hetzelfde als bij een gootsteen, hoe dichter iets wat in de bak zit bij de gootsteen komt hoe harder het opgezogen wordt.

Op het moment dat atomen in in elkaar worden gedrukt in een kleine ruimte dan wordt het heel zwaar. Als de ster dan ontploft moet je voorstellen dat wat overblijft heel zwaar is. Een eet eetlepel van wat er overblijft kan al zo zwaar zijn als een heel flatgebouw. Zwarte gaten kunnen dus ontstaan als een ster sterft.

De franse wetenschapper Pierre-Simon was 1 van de eerste die over het bestaan van zwarte gaten sprak.

Volgens vele wetenschappers zijn er wel miljarden zwarte gaten in het heelal en bestaan ze wel zeker. Er zijn ook wetenschappers die hier nog over twijfelen en het soms ook nog ontkennen.

De Amerikaanse natuurkundige John Archibald Wheeler is de naamgever van het zwarte gat en is overleden op 14 april 2008.

Hoe groot is een zwart gat?

Alle materie in een zwart gat zit samengeperst in een klein volume, dit volume wordt ook wel de centrale signulariteit genoemd.

De waarnemingshorizon is een denkbeeldige bol er omheen en die geeft aan hoe dicht je in de buurt van de singulariteit kan komen. Als je te dichtbij komt wordt je opgeslokt en kom je er nooit meer uit. Omdat het volume zo klein is en er heel veel materie in zit wordt het allemaal in elkaar gedrukt.

Hier kan je goed zien hoe het binnen in zo’n zwart gat werkt. Zoals je kunt zien is de zwarte streep naar rechts tot de bol de Schwarzschildstraal dit is de ruimte tot de singulariteit.

Sterrenkundigen hebben zwarte gaten gevonden met waarnemingshorizonnen van 10 kilometer tot de grootte van ons zonnestelsel. Er kunnen ook nog kleinere of grotere bestaan maar die zijn nog nooit gevonden. Als de aarde een zwart gat zou worden zou de schwarzschild straal zo groot moeten zijn als de straal van een knikker, je kan je dan wel voorstellen hoe veel keren de aarde dan wel niet verkleinen om een zwart gat te worden. Een zwart gat hoeft niet persee heel zwaar te zijn maar meestal is dit wel het geval omdat alle materie en licht in elkaar wordt gedrukt in het kleine volume.

(Plaatje: Karl Schwarzschild)

Sommige zwarte gaten draaien om hun as, waardoor de het lastiger wordt. De omliggende ruimte wordt dan meegesleept, hierdoor ontstaat dan een draaikolk. De singulariteit is dan een dunne ring in plaats van een punt. De waarnemingshorizon bestaat dan niet uit 1 bol maar uit 2 bollen. Daarbuiten is dan nog een gebied die de ergosfeer wordt genoemd. Hier kan je opzich nog wel uit ontsnappen maar je draait wel in dezelfde richting als het zwarte gat. Het buitenste gedeelte van de ergosfeer wordt ook wel de statische limiet genoemd.

Hier kan je zien dat er 2 bollen omheen zijn, je ziet de ergosfeer en daarom heen ligt nog de statische limiet. Hier kon je dus wel uit ontsnappen maar het is wel lastig omdat je in dezelfde richting als het zwarte gat draait.

Een zwart gat heeft dus een klein volume waar veel in elkaar wordt geperst. Je hebt dus zwarte gaten die niet draaien maar ook zwarte gaten die wel draaien.

Op het plaatje kan je zien dat er verschillende lagen om de singulariteit zitten zoals de Statische limiet, ergosfeer, buitenstewaarnemingshorizon en de binnenste waarnemingshorizon.

Je hebt ook nog witte gaten dat is eigenlijk het tegenovergestelde van een zwart gat, een wit gat spuwt allerlei matterie uit zoals sterren en andere materie.

Wat gebeurt er als twee zwarte gaten botsen?

Het is mogelijk dat twee zwarte gaten botsen. Op het moment dat de twee zwarte gaten elkaar naderen en niet meer van elkaars zwaartekracht kunnen ontsnappen dan fuseren ze samen tot een groot zwart gat. Dit is niet zomaar een gebeurtenis, dit zal heel heftig zijn.

Het is heel lastig om deze gebeurtenis natebootsen want zelfs met hele sterke computers is het heel lastig om dit voor elkaar te krijgen. Meestal weten we dan ook nog niet precies wat er gebeurt. Wel weten we dat het fuseren van de twee zwarte gaten tot een zwart gat veel energie opwekt en krachtige rimpelingen uitzendt. Deze rimpelingen worden ook wel zwaartekrachtsgolven genoemd.

Hierboven zie je twee zwarte gaten die samen aan het fuseren zijn en zwaartekrachtsgolven uitzendt in het heelal.

Nog niemand heeft echt gezien dat er 2 zwarte gaten tegen elkaar aanbotsten en samen kwamen tot een zwart gat. Het is alleen wel heel waarschijnlijk dat deze zwarte gaten soms botsen want er zijn er heel veel in het heelal. Wetenschappers hebben wel een keer gezien dat er twee zwarte gaten heel gevaarlijk dichtbij elkaar waren. Via computers is gebleken dat zulke zwarte gaten naar elkaar toen zullen trekken en uiteindelijk tegen elkaar aan zullen botsen.

Zwaartekrachtsgolven zijn nog nooit echt waargenomen. Dit is eigenlijk een voorspelling en ze zijn er nog niet helemaal zeker van. Het ontdekken van deze zwaartekrachtsgolven in het echt zou veel toevoegen aan de wetenschap voor natuurkundige. Er zijn de laatste jaren veel instrumenten ontworpen om zwaartekrachtsgolven waar te nemen. En er worden er steeds meer ontworpen maar tot nu toe nog zonder resultaat, waarschijnlijk duurt het niet lang meer tot de eerste worden waargenomen.

Welke soorten zwarte gaten zijn er?

Zwarte gaten lijken vaak heel verschillend. Maar dit komt door allerlei processen in hun omgeving. Alle zwarte gaten zijn hetzelfde alleen zijn er 3 punten waar ze op verschillen:

1 De massa, dus de hoeveelheid materiaal waarvan het zwarte gat is gemaakt.

2 De draaiing, dus hoe snel het zwarte gat om zijn as draait.

3 En de elektrische landing verschilt bij de zwarte gaten.

De eigenschappen van materie die ze opslokken wissen ze uit.

Sterrenkundigen kunnen de massa van zwarte gaten bepalen door te kijken hoeveel materie er om het zwarte gat heen draait. Tot nu toe zijn er twee soorten zwarte gaten gevonden: stellaire zwarte gaten en super zware gaten. De stellaire zwarte gaten zijn wat kleiner en lichter, de zware zwarte gaten zijn heel zwaar en ongeveer zo groot als een klein sterrenstelsel. Laatst is gebleken dat er ook nog een tussenvorm is ontdekt, alleen hebben ze daar nog geen naam voor. Die zit dus tussen de stellaire zwarte gaten en de super zware zwarte gaten in.

Hierboven zie je hoe groter de sterrenstelsels zijn hoe groter de zwarte gaten meestal zijn.

Zwarte gaten kunnen om hun as draaien maar de snelheid waarmee ze draaien kan niet boven een bepaalde snelheid uitkomen. Sterrenkundigen denken dat veel zwarte gaten om hun as draaien omdat ze uit sterren bestaan en die draaien ook vaak om hun as. Er is vooral nog veel onduidelijk op dit gebied. Zwarte gaten kunnen ook elektrisch geladen zijn, maar omdat ze materie opslokken die heel neutraal is is dit bijna niet zo. Daarom denken sterrenkundigen dat bijna alle zwarte gaten ongeladen zijn.

Blijft een zwart gat altijd bestaan?

Eerst dachten wetenschappers dat het onmogelijk was om zwarte gaten te vernietigen, omdat niets kon ontsnappen van de zwaartekracht van het zwarte gat. Maar Stephan Hawking bewees in 1974 dat zwarte gaten langzaam verdampen en hun energie weer afgeven aan het heelal.

(Plaatje: Stephan Hawkin bijna volledig invalide door een zenuwziekte)

Hierbij gebruikte hij de wetten van Quantum Mechanica dit houd in dat een materie zich meer gedraagt als een golf dan als een deeltje.
De quantum mechanica theorie laat het gedrag van van een materie zien. De theorie voorspelt dat er deeltjes van licht steeds aangemaakt en afgebroken worden. Er is bijna geen kans dat een deeltje naarbuiten komt omdat er teveel zwaarte kracht aan hem trekt. Door het energie verlies verminderd de massa van het zwarte gat en wordt hij dus lichter.

De Quantum Mechanica theorie, je ziet ook op het plaatje dat het geen deeltje is maar dat het golft.

 

Reacties (2) 

Voordat je kunt reageren moet je aangemeld zijn. Login of maak een gratis account aan.
Goed artikel! En zo leer ik nog eens wat ;-)
Haha dankje! Dat is ook de bedoeling ;)