Uitvloeisel van de theorie van Einstein
In 1916 voorspelde Karl Schwarzschild zwarte gaten als een theorie
Gammastraaluitbarstingen
In de jaren dertig ontdekte de Indiase astrofysicus SubramanianChandrasekhar bestudeerde wat er met een ster gebeurt als deze al zijn "brandstof" heeft opgebruikt. Hij ontdekte dat het eindresultaat afhangt van de massa van de ster. Als deze ster echt groot is, laten we zeggen, met een massa van 20 zonnen, dan stort zijn dichte kern in tot een zwart gat.
Gammastraaluitbarstingen gedetecteerd door grondapparatuur. Krediet: NASA / Swift / Cruz deWilde
Dit alles gebeurt ongelooflijk snel, inbinnen enkele seconden, en er komt een enorme hoeveelheid energie vrij in de vorm van een gammastraaluitbarsting. Deze uitbarsting kan evenveel energie de ruimte in sturen als een gewone ster tijdens zijn hele leven. En telescopen op aarde hebben verschillende van dergelijke gebeurtenissen gedetecteerd waarbij zwarte gaten worden geboren, ondanks een afstand van miljarden lichtjaren.
Zwaartekrachtgolven
Zwarte gaten bestaan niet altijd geïsoleerdsoms verschijnen ze in paren, in een baan om elkaar heen. Wanneer ze dit doen, creëert de zwaartekrachtinteractie tussen hen rimpelingen in de ruimtetijd die zich verspreiden als zwaartekrachtgolven. Dit is trouwens weer een voorspelling van Einsteins relativiteitstheorie.
Een artist's impression van zwaartekrachtsgolven.Zwarte gaten die om elkaar heen draaien creëren rimpelingen in de ruimtetijd die naar buiten reizen in de vorm van zwaartekrachtsgolven (Afbeelding met dank aan R. Hurt / Caltech-JPL)
Observatoria zoals LIGO en Virgo geven wetenschappershet vermogen om deze golven te detecteren. Natuurkundigen kondigden in 2016 de eerste ontdekking aan die verband houdt met de fusie van twee zwarte gaten. Naarmate de gevoeligheid van de detector toeneemt, detecteren wetenschappers andere gebeurtenissen die zwaartekrachtgolven hebben veroorzaakt. Bijvoorbeeld de botsing tussen een zwart gat en een neutronenster, die ver buiten de Melkweg plaatsvond, op een afstand van 650 miljoen tot 1,5 miljard lichtjaar van de aarde.
Onzichtbare satelliet
Nog een bewijs voor het bestaan van zwarte gaten— hun zwaartekrachtinvloed op andere sterren. Tijdens het observeren van het gebruikelijke paar roterende sterren HR 6819 in 2020 merkten astronomen eigenaardigheden op in hun beweging.
De prent van de kunstenaar toont de banen van objecten in het drievoudige systeem HR 6819. (Afbeelding met dank aan L. Calzada / ESO)
Ze kunnen alleen worden verklaard door de aanwezigheidderde, volledig onzichtbaar object. Wetenschappers berekenden zijn massa - het bleek vier keer die van de zon te zijn - en realiseerden zich dat het alleen een zwart gat kon zijn. Trouwens, het is een van de dichtst bij de aarde, op slechts 1000 lichtjaar ervan.
Röntgenobject
Het allereerste object dat wetenschappers herkendenhet object Cygnus X-1 (of Cyg X-1) werd een zwart gat. Dit is een röntgenbron in het sterrenbeeld Cygnus, ontdekt in 1964. Vrijwel onmiddellijk gingen astronomen ervan uit dat de stralingsbron een zwart gat was, dat zich samen met een blauwe superreus in een binair systeem bevindt. Veel experts waren echter van mening dat al het bewijs voor het bestaan ervan indirect was en dat Cygnus X-1 bijvoorbeeld een neutronenster zou kunnen zijn. De Britse astronoom en popularisator van de wetenschap Stephen Hawking wedde in 1974 dat dit niet zo is.
Het belangrijkste obstakel voor het herkennen van Cygnus X-1 als een zwart gat is de onzekerheid van de afstand tot het object. In 2011 hebben astronomen het echter berekend.
Het zwarte gat Cygnus X-1 trekt materiaal van een massieve blauwe begeleidende ster. (Afbeelding met dank aan NASA / CXC)
De auteurs van het nieuwe werk analyseerden de gegevensverzameld door de Very Long Baseline Array-radiotelescopen. Volgens wetenschappers bedraagt de afstand tot Cygnus X-1 6050 lichtjaar ±400 lichtjaar. Bovendien is de massa van de blauwe superreus 19 maal de massa van de zon, en is de röntgenbron zelf 14,8 maal de massa van de zon.
De nieuwe massawaarde is veel groter dan de kritische waardede grens die een neutronenster en een zwart gat scheidt (na de ‘dood’ kan een grote ster in een van deze objecten veranderen). Het nieuwe werk levert dus het bewijs dat het allereerste zwarte gat inderdaad één is.
Superzware zwarte gaten
Uit gegevens van wetenschappers blijkt dat naast:Er bestaan gewone zwarte gaten en superzware. Elk van hen heeft miljoenen of zelfs miljarden zonnemassa's en ze verbergen zich vanaf het allereerste begin van de geschiedenis van het heelal in de centra van sterrenstelsels.
In het centrum van onze Melkweg bevindt zich een superzwaar zwart gat in een gebied dat bekend staat als Boogschutter A.
Krediet: ESA - C. Carreau
Volgens NASA zijn centrale zwarte gaten insterrenstelsels zijn omgeven door accretieschijven die intense straling uitzenden op alle golflengten van het licht. Wetenschappers hebben bewijs dat een van hen - het massieve en compacte object Sgr A * (Sagittarius A *) - zich in het centrum van de Melkweg bevindt. Hoe dichter de sterren er bij staan, hoe meer ze roteren - tot 8% van de lichtsnelheid. Het centrale zwarte gat van de Melkweg wordt momenteel geschat op ongeveer 4 miljoen zonsmassa's.
Spaghettificatie
Meer bewijs voor het bestaan van zwarte gaten -dit is spaghettificatie. Tijdens dit proces trekt de enorme zwaartekracht van het zwarte gat het object in dunne strengen. Dit gebeurt meestal met een ster die een zwart gat heeft benaderd. In oktober 2020 waren astronomen getuige van spaghettificatie. Ze zagen een lichtflits van een ster terwijl een zwart gat hem uit elkaar scheurde. Het gebeurde in een sterrenstelsel op 215 miljoen lichtjaar van de aarde.
En tot slot - een direct beeld
In april 2019 verkregen wetenschappers het allereerste directe beeld van het superzware zwarte gat in het centrum van het actieve sterrenstelsel Messier 87.
accretie schijf
Deze foto is gemaakt door astronomen met behulp vande Event Horizon-telescoop. In feite is dit niet één instrument, maar een groot netwerk van telescopen die over de hele wereld zijn verspreid. De foto toont duidelijk de donkere schaduw van een 6,5 miljard zwart gat op zonne-energie tegen de oranje gloed van de omringende accretieschijf.
Lezen Verder
Kijk naar de bijgewerkte F-15-jagers: ze dragen 24 lucht-grondraketten
Een ruimteschip enkele kilometers verderop: alles wat er bekend is over het nieuwe project van China
Tegen 2100 zal 95% van de oceanen onbewoonbaar zijn
LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) is een laser-interferometrisch gravitatiegolf-observatorium.
Virgo is een Frans-Italiaanse zwaartekrachtgolfdetector bij EGO (European Gravitational Observatory).