Zwarte gaten ontstaan voornamelijk wanneer de kern van een massieve ster instort na een supernova, of wanneer de eerste momenten van het universum ultra-dichte zakken materie achterlaten. NASA en ESA beschrijven vier klassen — stellaire, intermediaire, supermassieven en primordiale — gedefinieerd vooral naar massa. Hun kenmerkend kenmerk is een gebeurtenishorizon: een grens waarachter zelfs licht niet kan ontsnappen.
Deze versie is een machinevertaling van het origineel (English). Lees het origineel
Een zwart gat is een ruimtegebied waar de zwaartekracht zo sterk is dat niets, zelfs licht niet, kan ontsnappen zodra het een grens overschrijdt die de gebeurtenishorizon wordt genoemd, aldus NASA. Deze enkele eigenschap — een eenrichtingsoppervlak in de ruimte — is wat deze objecten, in plaats van hun zichtbare grootte, tot de meest extreme bekende omgevingen in de natuurkunde maakt.
Hoe een zwart gat ontstaat
Het best begrepen pad is stellaire ineenstorting. NASA legt uit dat sterren met meer dan ongeveer 20 keer de massa van de zon uiteindelijk hun kernbrandstof uitputten; de kern stort dan naar binnen in terwijl de buitenste lagen in een supernova-explosie worden weggeblazen. Als de verpletterde kern die overblijft nog meer dan ongeveer drie zonnemassa's bevat, stelt NASA dat geen bekende kracht kan voorkomen dat die kern in een zwart gat instort.
ESA beschrijft hetzelfde mechanisme: zodra een stellaire kern boven die massadrempel tot een klein genoeg volume wordt gecomprimeerd, overweldigt zijn eigen zwaartekracht elke andere fysieke kracht, en het object blijft krimpen totdat licht het niet meer kan verlaten. Zwarte gaten kunnen daarna verder groeien door omringende gas aan te trekken, een proces genaamd accratie, aldus NASA. ESA merkt op dat accratie alleen moeite heeft om uit te leggen hoe sommige supermassieven zwarte gaten zo groot zo vroeg in de geschiedenis van het universum zijn gegroeid, wat een reden is waarom wetenschappers intermediaire-massa zwarte gaten bestuderen als mogelijke ontbrekende schakel.
Een afzonderlijk, minder vastgesteld idee betreft de vroegste momenten van het universum. Enkele theorieën stellen voor dat primordiale zwarte gaten direct uit extreme omstandigheden kort na de Oerknal konden zijn ontstaan, zonder enige betrokken ster. ESA zegt dat de Euclid-missie ervan kan helpen testen of dergelijke objecten bestaan en of zij deel van de donkere materie van het universum kunnen verklaren.
Vier klassen, gedefinieerd naar massa
NASA en ESA groeperen zwarte gaten in categorieën gebaseerd vooral op hoeveel massa zij bevatten, omdat massa grootte, zwaartekracht en ontstaan route bepaalt.
Zwarte-gatklassen naar massa (NASA, ESA)
Klasse
Typische massa (zonnemassa's)
Hoe wordt aangenomen dat het ontstaat
Stellaire-massa
ongeveer 3 tot vele tientallen
Ineenstorting van de kern van een massieve ster na een supernova
Intermediaire-massa
ongeveer 100 tot 10.000+
Vermoed in sommige gevallen maar zelden rechtstreeks bevestigd, aldus NASA
Supermassieven
100.000 tot miljarden
Oorsprong niet volledig begrepen; wordt aangenomen dat het samen met hun gastheerstelsels groeit, aldus NASA en ESA
Primordiale (hypothetisch)
breed, onbevestigd bereik
Verondersteld uit het vroege universum; wordt bestudeerd door de Euclid-missie van ESA als mogelijke donkere-materiekandidaat, aldus ESA
Wat maakt hen extreem
De gebeurtenishorizon is het kenmerk dat zwarte gaten onderscheidt. NASA beschrijft het als het punt waar de ontsnappingssnelheid die nodig is om het object te verlaten de lichtsnelheid overschrijdt, dus niets — inclusief het licht zelf — kan terugkeren. Omdat geen licht ontsnapt, zenden zwarte gaten zelf geen licht uit; wat astronomen detecteren is de gloed van materie net buiten deze grens.
Die gloed komt van de accretie-schijf, materiaal dat van nabijgelegen sterren of gaswolken wordt aangetrokken en naar binnen spiraleert en opwarmt naarmate het de gebeurtenishorizon nadert, aldus NASAs beschrijving van zwarte-gat-anatomie. Rond actief voedende supermassieven zwarte gaten bereikt deze regio — corona genoemd — temperaturen van ongeveer een miljard graden en produceert hoogenergetische röntgenstraling, met deeltjes die zich op snelheden bewegen die de lichtsnelheid benaderen.
In het zeer centrum voorspelt de algemene relativiteit een singulariteit, een punt waar materia tot oneindige dichtheid wordt gecomprimeerd, aldus NASA. Het wordt beschreven als de uiteindelijke bestemming voor alles wat voorbij de gebeurtenishorizon valt, hoewel fysici opmerken dat dit het geval is waar huidige gravitatietheorieën niet werken in plaats van een volledig geteste beschrijving te geven van wat daar werkelijk gebeurt.
Een zwart gat rechtstreeks zien
Omdat zwarte gaten geen eigen licht uitstralen, kunnen astronomen ze niet rechtstreeks fotograferen — zij beelden de schaduw af die een zwart gat werpt op het gloeijende gas eromheen. De Event Horizon Telescope (EHT), een mondiaal netwerk van radiosterrenwachten verbonden door een techniek genaamd zeer-lange-baseline-interferometrie, produceerde in 2019 de eerste dergelijke afbeelding van het supermassieven zwarte gat M87* en van Sagittarius A*, het centrale zwarte gat van de Melkweg, in 2022, aldus de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), een partner in de EHT-samenwerking.
ESO stelt dat Sagittarius A* een massa heeft van ongeveer 4 miljoen keer die van de zon en ongeveer 27.000 lichtjaar van de Aarde verwijderd is, maar vanuit ons standpunt beschrijft ESO het als niet groter verschijnen dan een donut zou lijken als hij op het maanoppervlak zou worden geplaatst. NASA rapporteert afzonderlijk dat M87*, afgebeeld door de EHT in 2019, meer dan 6 miljard zonnemassa's bevat, met een gebeurtenishorizon die NASA zegt zich ver buiten de planeten van ons zonnestelsel zou uitstrekken.
Het eerste ooit directe visuele bewijs van het zwarte gat in het centrum van de Melkweg.
— Event Horizon Telescope Collaboration, via ESO
ESO merkt op dat dergelijke afbeeldingen wetenschappers in staat stellen het gedrag van ruimte-tijd aan een zwart-gat-grens rechtstreeks te onderzoeken, een manier om de algemene relativiteit onder de meest extreme beschikbare zwaartekrachtomstandigheden te testen.
Vragen
Wat is de minimale massa nodig voor een zwart gat ontstaat uit een ster?
Volgens NASA kan geen bekende kracht voorkomen dat een ingestorte stellaire kern die meer dan ongeveer drie keer de massa van de zon behoudt, in een zwart gat instort.
Kunnen wij echt een zwart gat zien?
Niet rechtstreeks, aangezien geen licht ontsnapt aan een zwart gat. Telescopen beelden in plaats daarvan het gloeijende gas en de donkere schaduw die erop wordt geworpen af, zoals de Event Horizon Telescope deed voor M87* in 2019 en Sagittarius A* in 2022, aldus ESO.
Hoeveel soorten zwarte gaten zijn er?
NASA en ESA beschrijven vier klassen op basis van massa: stellaire-massa, intermediaire-massa, supermassieven, en de hypothetische primordiale zwarte gaten waarvan wordt aangenomen dat zij uit het vroege universum dateren.
Hoe massief is het zwarte gat in het centrum van de Melkweg?
ESO rapporteert dat Sagittarius A* een massa heeft van ongeveer 4 miljoen keer die van de zon en ongeveer 27.000 lichtjaar van de Aarde verwijderd is.
Wat is in het centrum van een zwart gat?
De algemene relativiteit voorspelt een singulariteit, een punt van oneindige dichtheid, aldus NASA, hoewel dit het geval is waar huidige fysische theorieën niet volledig zijn getest.
Dit stuk is gemaakt met kunstmatige intelligentie en vóór publicatie automatisch op bronnen gecontroleerd. Ziet u een fout, vraag dan om een correctie. Correctie of weerwoord aanvragen · Hoe we dit maken
Astronautentraining is een proces van meerdere jaren dat begint met een selectiescreening voor onderwijs, ervaring en fysieke fitheid, en dan verloopt in jaren grondtraining voordat een vlucht plaatsvindt. Volgens NASA en het Europees Ruimtevaartagentschap (ESA) leren kandidaten ruimtevaartuigsystemen en oefenen ze buitenactiviteiten onder water, en ESA-kandidaten studeren ook Russisch, terwijl het leven aan boord van het Internationaal Ruimtestation (ISS) volgens een vast dagschema verloopt met werk, oefening en slaap.
Een zwart gat is een gebied in de ruimte waar de zwaartekracht zo sterk is dat niets, niet eens licht, kan ontsnappen zodra het de waarnemingshorizon passeert. De meeste ontstaan wanneer een massieve ster uit kernbrandstof raakt en zijn kern instort; superzware versies groeien over miljarden jaren in de centra van sterrenstelsels. Directe beelden en detecties van zwaartekrachtgolven hebben hun bestaan bevestigd en Einsteins algemene relativiteitstheorie getest.
Maanfasen veranderen omdat zonlicht verschillende delen van het oppervlak raakt terwijl het om de Aarde draait, niet vanwege de schaduw van de Aarde; één volledige cyclus van fasen, een synodische maand genoemd, duurt gemiddeld 29,5 dagen. Deze Maan trekt ook aan de oceanen van de Aarde met ongelijkmatige zwaartekracht, wat ruwweg elke 24 uur en 50 minuten twee vloed en twee eb veroorzaakt, waarbij de Zon dit trekken twee keer per maand versterkt of verzwakt.
Snelle radiobeursten (FRBs) zijn milliseconden lange flitsen van radio-energie van verre sterrenstelsels, voor het eerst geïdentificeerd in 2007 en nog steeds niet volledig verklaard. De belangstelling is gestegen nadat astronomen de MeerKAT-telescoop en de James Webb Space Telescope gebruikten om de tot nu toe verste FRB op te sporen, een signaal dat meer dan 10 miljard jaar reisde voordat het de Aarde bereikt.
