Een zwart gat is een bijzonder soort object in het heelal, waarvan in eerste instantie het bestaan uitsluitend op theoretische gronden werd aangenomen: aangezien fotonen (lichtdeeltjes) bij een beweging tegen een zwaartekrachtsveld in energie verliezen, zou bij bijzonder sterke gravitatie uiteindelijk geen energie meer overblijven; licht vanaf het oppervlak van een superzwaar object zou voor altijd gevangen blijven! De denkbeeldige schil rond een zwart gat waarbinnen ontsnappen niet meer mogelijk is, heet de waarnemingshorizon of Schwarzschildradius.
De eerste ideeen over het bestaan van zwarte gaten dateren uit 1790 toen de Engelsman John Michell en de Fransman Pierre La Place onafhankelijk van elkaar het bestaan van onzichtbare sterren veronderstelden. Ze berekenden aan de hand van de de wetten van Newton de massa en de omvang van objecten waarvan de ontsnappingssnelheid groter zou zijn dan de lichtsnelheid.
In 1967 introduceerde de Amerikaanse theoretisch natuurkundige John Weeler de naam zwart gat voor dergelijke objecten.
Waarneming
De moeilijkheid met het waarnemen van zwarte gaten in het heelal is dus, dat ze geen licht uitstralen. Waarneming van deze hemellichamen is daardoor alleen indirect mogelijk, bijvoorbeeld af te leiden uit het gedrag van sterren in de onmiddellijke nabijheid (dubbelsterren). Materie van een nabije ster wordt naar het zwarte gat getrokken en gaat er een baan omheen beschrijven, daarbij een zogenaamde accretieschijf vormend. Omdat de materie aan de binnenkant van de schijf sneller draait dan de lagen die er wat meer vandaan liggen, onstaat er vrijving, deze vrijving veroorzaakt weer röntgenstraling, wat wij weer kunnen zien met een radiotelescoop. We zien de röntgenstraling natuurlijk wel ver buiten de kern van het zwarte gat. Ontstaan
Zwarte gaten zijn de overblijfselen van supernova-explosies. Als de kern van de exploderende ster meer dan ongeveer 5 maal de massa van de zon is, implodeert de kern van de ster uiteindelijk tot een zwart gat.
Bij een kernmassa tussen 5 en 1,4 maal de massa van de zon eindigt de ster na een supernova als neutronenster. Bij een massa kleiner dan 1,4 maal de massa van onze zon blijft een witte dwerg over, die vervolgens zeer langzaam afkoelt.
De engelse natuurkundige Stephen Hawking toonde aan dat zwarte gaten langzaam zouden moeten verdampen.
Typen zwarte gaten
Er worden drie typen van zwarte gaten onderscheiden:
- Stellaire zwarte gaten. Dit zijn zwarte gaten met een massa van omstreeks 5 tot 100 zonnemassa's en die ontstaan zijn uit een supernova van een zware ster.
- Middeltypen. Dit soort zwarte gaten hebben een massa van 500 tot 1000 zonnemassa's. Over de evolutie van dit soort zwarte gaten is weinig bekend. Dit type werd door de Chandra X-ray Observatory ontdekt in het stelsel M 82 op een afstand van 600 lichtjaar van het centrum. De massa bedraagt ongeveer 500 zonmassa's.
- Superzware zwarte gaten. Dit zijn zwarte gaten met een massa van meer dan een miljoen keer de massa van de zon. Ze worden aangetroffen in de centra van melkwegstelsels.
- Er wordt nog een vierde type verondersteld: de zgn. miniatuur zwarte gaten. Deze zijn zeer klein en verdampen in een fractie van een seconde. Dit type zwarte gat is volgens Stephen Hawking niet ontstaan door zijn eigen zwaartekracht, maar door druk van buitenaf en zou tijdens de oerknal kunnen hebben bestaan.
Voorbeelden
De Chandra X-ray Observatory heeft in september 1999 en oktober 2000 opnamen gemaakt van het centrum van ons melkwegstelsel. Daar werd een superzwaar zwart gat waargenomen met de massa van 2,6 miljoen zonnemassa's. Dit zwarte gat wordt in verband gebracht met de radiobron Sagitarius A*.
NASA/MIT/F.Baganoff et al | Deze opname laat in valse kleuren het centrum van de Melkweg zien. De heldere punt in het midden is een uitbarsting van rontgenstraling in de buurt van Sagitarius A*. De rontgenstraling nam in enkele minuten extreem toe en duurde ongeveer 3 uur om daarna snel weer uit te doven. Zeer waarschijnlijk betrof het hier materiaal dat in het zwarte gat viel. |
Zie ook: Hawkingstraling, Subramanyan Chandrasekhar
