Wat zijn zwarte gaten?
Zwarte gaten zijn enorme kosmische objecten. Het is bijna onmogelijk om ze te zien omdat
Zwarte gaten zijn geen zwarte ballen zoals we ze gewend zijn. Ze zijn transparant maar laten een zwarte schaduw achter. Het is niet eens een gat, maar een bolvormige absorber van alles wat onder invloed van zijn zwaartekracht valt.
Hoe ontstaan zwarte gaten?
Sterren die groter zijn dan de massa en grootte van onze zonVaak exploderen ze aan het einde van hun leven en vormen ze óf een neutronenster, óf beginnen ze sterk te krimpen alsof ze naar binnen vallen, waardoor ze snel kleiner worden bij een constante massa. De dichtheid van materie op een samendrukbaar punt wordt erg hoog, respectievelijk neemt de zwaartekracht enorm toe. Wanneer de grootte van een ster zo klein wordt en de dichtheid op één plaats zo hoog is, "valt" hij naar binnen, wat resulteert in een zwart gat.
Een zwart gat met een massa van één zon zal bijvoorbeeld kleiner zijn dan onze ster.
Maar kleine sterren zoals onze zonzullen aan het einde van hun levenscyclus niet in een zwart gat veranderen – hun massa is zelfs onvoldoende voor een explosie en de vorming van een supernova. Er zal uiteraard een explosie plaatsvinden, maar in het laatste stadium veranderen kleine sterren in witte dwergen - zeer kleine en hete sterren, die ook snel zullen vervagen.
We kennen momenteel vier verschillende manieren waarop zwarte gaten ontstaan.
- De best bestudeerde is degene die wordt geassocieerd met de stellaireineenstorting. Een voldoende grote ster vormt een zwart gat nadat de kernfusie is gestopt, omdat alles wat al kon worden gesynthetiseerd, is gesynthetiseerd. Wanneer de door fusie veroorzaakte druk stopt, begint materie naar zijn eigen zwaartekrachtcentrum te vallen en wordt het steeds dichter. Uiteindelijk wordt het zo dicht dat niets het zwaartekrachteffect op het oppervlak van de ster kan overwinnen: zo wordt een zwart gat geboren. Deze zwarte gaten worden "zwarte gaten van de zonnemassa" genoemd en komen het meest voor.
- Het volgende veel voorkomende type zwart gatzijn "superzware zwarte gaten" die in de centra van veel sterrenstelsels kunnen worden aangetroffen en die een massa hebben die ongeveer een miljard keer groter is dan de zwarte gaten in de zon. Het is nog niet met zekerheid bekend hoe ze precies worden gevormd. Er wordt aangenomen dat ze ooit begonnen als zwarte gaten met een massa van de zon die vele andere sterren in dichtbevolkte galactische centra opslokten en groeiden. Ze lijken materie echter sneller op te nemen dan dit simpele idee suggereert, en hoe ze het precies doen, is nog steeds een onderwerp van onderzoek.
- Een meer controversieel idee waren de oorspronkelijke zwarte gaten,die gevormd kunnen zijn door vrijwel elke massa in grote dichtheidsschommelingen in het vroege universum. Hoewel het mogelijk is, is het moeilijk om een model te vinden dat ze produceert zonder ze te veel te creëren.
- Ten slotte is er het idee dat de Large Hadronde collider kan kleine zwarte gaten vormen met massa's die dicht bij de massa van het Higgs-deeltje liggen. Dit werkt alleen als ons universum extra dimensies heeft. Tot dusver is er geen bevestiging voor deze theorie.
Hoe groot zijn zwarte gaten?
Je kunt je de horizon van een zwart gat voorstellen als een bol, en de diameter ervan zal recht evenredig zijn met de massa van het zwarte gat. Hoe meer massa er in een zwart gat valt, hoe groter het zwarte gat wordt.
Vergeleken met sterrenobjecten, zwarte gatenklein omdat de massa onder invloed van onweerstaanbare zwaartekracht tot zeer kleine volumes wordt samengeperst. De straal van een zwart gat met een massa van planeet Aarde is bijvoorbeeld slechts enkele millimeters. Dit is 10.000.000.000 keer minder dan de huidige straal van de aarde.
De straal van een zwart gat wordt de Schwarzschild-straal genoemd naar Karl Schwarzschild, die voor het eerst zwarte gaten afleidde als een oplossing voor Einsteins algemene relativiteitstheorie.
Waar zijn de zwarte gaten?
Meestal bevinden ze zich in het centrum van sterrenstelsels.Ze hebben een grote aantrekkingskracht, waardoor ze erin slagen sterrenstelsels op zeer grote afstand te houden en de sterrenstelsels te vormen die we tegenwoordig kennen.
In het centrum van onze Melkweg is er ookeen superzwaar zwart gat genaamd Sagittarius A *. Het is 4,02 miljoen keer zwaarder dan de zon, en de straal is ≈ 45 astronomische eenheden (één astronomische eenheid = één afstand van de aarde tot de zon).
Naast superzware zwarte gaten in de centra van de Melkweg zijn er ook ‘lokale’ zwarte gaten die ontstaan na de dood van massieve sterren.
Wat zit er in een zwart gat?
Niemand weet het zeker.De algemene relativiteitstheorie voorspelt dat er in een zwart gat een singulariteit bestaat, een plek waar de getijdenkrachten oneindig groot worden, en als je eenmaal voorbij de waarnemingshorizon bent, kun je nergens anders meer heen dan de singulariteit. Dienovereenkomstig is het beter om op deze plaatsen de algemene relativiteitstheorie niet te gebruiken - het werkt gewoon niet. Om te vertellen wat er in een zwart gat gebeurt, hebben we een theorie van kwantumzwaartekracht nodig. Het is algemeen aanvaard dat deze theorie de singulariteit door iets anders zal vervangen.
Waarom kunnen er universums zijn in een zwart gat?
Er zijn veel hypothetische zwarte gaten -met of zonder elektrische lading, roterend of stationair, omgeven door materie of zwevend in lege ruimte. Sommige van deze hypothetische zwarte gaten bestaan waarschijnlijk in ons universum. Een draaiend zwart gat omgeven door vallende materie is bijvoorbeeld een vrij algemeen type van deze objecten.
Maar sommige andere soorten zwarte gaten zijn dat welpuur theoretisch. Hun gedrag en eigenschappen kunnen alleen worden beschreven op basis van wiskundige methoden. Een voorbeeld van zo'n object is een elektrisch geladen zwart gat omgeven door anti-de Sitter-ruimte. Dit soort ruimte heeft een constante negatieve geometrische kromming en lijkt qua vorm op een zadel.
Er is niet zo'n ruimte in ons universumbestaat, maar het bestaan ervan in theorie opent veel interessante effecten die kunnen worden onderzocht. Een van de redenen waarom dit het onderzoeken waard is, is dat geladen zwarte gaten veel gemeen hebben met de draaiende zwarte gaten die in ons universum bestaan.
De auteurs van de nieuwe studie ontdektendat wanneer dergelijke zwarte gaten relatief koud worden, ze een ‘mist’ van kwantumvelden rond hun oppervlak creëren. Op het oppervlak van het object wordt deze mist ondersteund door de zwaartekracht van het zwarte gat, maar door het elektrische veld naar buiten geduwd. Als gevolg hiervan wordt in zo’n mist een supergeleidend medium gevormd. Naast de gebruikelijke waarnemingshorizon hebben dergelijke zwarte gaten ook een interne horizon. Hierdoor kunnen geladen zwarte gaten worden gepenetreerd zonder in atomen te worden gescheurd.
Wetenschappers hebben aangetoond dat aan de andere kant van de ladingmysterieuze effecten van een zwart gat kunnen op je wachten. De onderzoekers ontdekten dat de binnenste gebieden van een supergeleidend zwart gat een uitdijend universum zouden kunnen vertegenwoordigen - een plek waar de ruimte zich kan uitrekken en vervormen met verschillende snelheden in verschillende richtingen.
Bovendien afhankelijkDe temperatuur van het zwarte gat in sommige van deze gebieden in de ruimte kan een nieuwe ronde van oscillaties veroorzaken, die vervolgens een nieuw deel van de uitdijende ruimte zal creëren, wat een nieuwe ronde van oscillaties zal veroorzaken, die vervolgens een nieuwe ronde van oscillaties zal creëren. gedeelte van de uitdijende ruimte, enzovoort, tot in de oneindigheid. Dit zal een fractaal mini-universum zijn, dat zichzelf eindeloos herhaalt en steeds kleiner wordt.
Lees ook
Op dag 3 van de ziekte verliezen de meeste COVID-19-patiënten hun reukvermogen en hebben ze vaak een loopneus
Bekijk de dichtstbijzijnde opnamen van het oppervlak van de zon
De Doomsday-gletsjer bleek gevaarlijker te zijn dan wetenschappers dachten. We vertellen het belangrijkste