Zwart gat is het meest mysterieuze en ongewone fenomeen in het heelal. In de diepten van zijn ruimte zijn veel geheimen verborgen, die de mensheid nog niet kan begrijpen.
- Wat is een “zwart gat”?
- Waarom kreeg het ‘zwarte gat’ zo’n naam?
- Welke configuratie heeft een zwart gat?
- Wat is de structurele structuur van een zwart gat?
- Welke soorten zwarte gaten zijn er?
- Hoeveel zwarte gaten zijn er in de Melkweg?
- Wat is het grootste zwarte gat?
- Met welk doel worden zwarte gaten bestudeerd en hoeveel ervan zijn er ontdekt?
- Wat kan er gebeuren als je in een zwart gat valt?
- Boten zwarte gaten met elkaar?
- Bestaat er een dreiging van vernietiging van het heelal wanneer zwarte gaten ontwaken?
De fysieke eigenschappen van deze ruimtevoorwerpen worden als onbegrijpelijk en vreemd beschouwd. Vanuit wetenschappelijk oogpunt hebben ze altijd grote belangstelling gewekt bij astronomen en natuurkundigen over de hele wereld.
Dankzij de nieuwste technologieën is het tegenwoordig niet alleen mogelijk om een grote verscheidenheid aan wetenschappelijke theorieën te ontwikkelen die de structuur van een zwart gat suggereren, maar deze ook met succes in de praktijk toe te passen.
Astrofysici zijn er onlangs in geslaagd het eerste beeld van deze unieke ruimte-tijdformatie te verkrijgen.
Wat is een “zwart gat”?
Ondanks zo’n mysterieuze naam behoren zwarte gaten, qua kenmerken en structurele samenstelling, tot de eenvoudigste kosmische objecten in het heelal. Ze hebben slechts twee fundamentele parameters: specifieke massa en rotatiesnelheid.
In de astrofysische wetenschap bestaat er een hypothese dat dit fenomeen het laatste proces is van de evolutionaire transformatie van een ster. In de laatste levensfase van het hemellichaam vindt een explosie plaats, waardoor in het centrale deel een zwart gat verschijnt. Astrofysici noemden de nieuwe kosmische formatie die op deze manier werd verkregen ‘de gebeurtenishorizon’.
Het is de moeite waard om te weten dat dit object geen fysieke schil heeft. Slechts een deel van de ruimte, gelegen op een bepaalde afstand van de centrale zone, waar geen invloed is van zwaartekrachten, dient daarvoor.
Wanneer kosmische objecten of licht de waarnemingshorizon binnenkomen, zullen ze nooit uit het zwarte gat kunnen ontsnappen vanwege de invloed van een sterk zwaartekrachtveld erop.
Waarom kreeg het ‘zwarte gat’ zo’n naam?
Dit ruimte-tijd fenomeen wordt zo genoemd omdat het in staat is lichtgolven volledig te absorberen. Daarom kan het niet op visueel niveau worden gezien.
Een zwart gat kan slechts onder één voorwaarde worden gezien: wanneer zich nabij de waarnemingshorizon een schil van een speciale substantie bevindt, bijvoorbeeld gas.
Dit object is nog steeds duidelijk te zien omdat het materie en energie van een nabijgelegen ster absorbeert.
Er zijn geen andere methoden om een zwart gat te detecteren, omdat het met geen enkel instrument kan worden waargenomen.
Ondanks het vermogen van zwarte gaten om lichtenergie volledig te absorberen zonder deze op enigerlei wijze te reflecteren, suggereren wetenschappers echter dat deze ruimtevoorwerpen nog steeds de eigenschap hebben licht uit te zenden.
Gedurende de periode van hun bestaan zijn ze in staat bepaalde deeltjes van het eenvoudigste type de ruimte in te sturen. De meeste daarvan zijn fotonische elektromagnetische golven.
In fysiek opzicht kan dit fenomeen worden beschouwd als geleidelijke verdamping. Het bestaan ervan wordt echter slechts als een theoretisch onbevestigde hypothese beschouwd, die in wetenschappelijke kringen “Hawkingstraling” wordt genoemd.
Zwarte gaten kunnen alleen worden opgemerkt als ze met elkaar in contact komen, omdat dit proces gepaard gaat met de emissie van zichtbare lichtgolven van zwaartekracht.
De vorming van deze kosmische verschijnselen hangt in de eerste plaats af van hun soortelijke massa. Op basis hiervan worden zwarte gaten in verschillende groepen verdeeld: massief – hun massa is miljoenen keren groter dan die van het zonnestelsel en circumsolair – met een gewicht dat iets groter is dan de massa van de zon.
De afmetingen van de ruimte van een zwart gat zijn recht evenredig met de waarde van zijn soortelijke massa. Hoe hoger de gewichtsindicator van dit object, hoe groter de breedteparameter van de gebeurtenishorizon.
Op basis van experimentele studies hebben astrofysici de theoretische hypothese bewezen dat zwarte gaten van de categorie circumsolair vrij oud zijn en vermoedelijk zijn gevormd in de stadia van het ontstaan van het heelal.
Ze zijn hoogstwaarschijnlijk gevormd als gevolg van het compressieproces van sterren met parameters die ongeveer 50 keer groter zijn dan de grootte van het zonnestelsel. Zodra het stadium van sterreductie was voltooid, explodeerde het en vormde een zwart gat in de centrale zone.
Zwarte gaten die tot de enorme variëteit behoren, worden meestal geproduceerd door enorme gaswolken. Ze hebben een massa die ruim voldoende is om gigantische zwarte gaten te vormen en een groot gewicht, dat miljoenen malen groter is dan de massa van het zonnestelsel.
Het belangrijkste materiaal voor de vorming van dit zwarte gat was een gaswolk, gecomprimeerd tot een minimale grootte. Er is ook een hypothese met de mening dat dit hemelse fenomeen in de Melkweg werd gevormd als gevolg van de explosie van een ster van enorme omvang.
De Boogschutter Een zwart gat en de Melkweg trekken voortdurend verschillende objecten of materie uit de ruimte aan terwijl ze de grenzen van de waarnemingshorizon passeren. Hierdoor worden de afmetingen van het zwarte gat geleidelijk groter.
Welke configuratie heeft een zwart gat?
Elk zwart gat dat in de ruimte bestaat, kan om zijn as draaien. Tegelijkertijd hangt de vorm en het uiterlijk van deze objecten grotendeels af van de snelheidslimiet.
Als een zwart gat langzaam roteert, heeft het een bolvormige configuratie. Als het met de hoogst mogelijke snelheid draait, wordt in dit geval de paal vlakker en krijgt hij een ovale vorm. Tegenwoordig bestaat er geen technologie om de exacte configuratie van deze ruimtevoorwerpen te bepalen.
Astrofysici over de hele wereld doen veel pogingen om te identificeren wat zich in de ruimte van zwarte gaten bevindt. Maar tot nu toe heeft niemand dit kunnen achterhalen.
Het is bekend dat de wetten van de natuurkunde niet kunnen werken in het centrale deel van een zwart gat. Het feit dat de kromming van de ruimte naar oneindig neigt, is ook bewezen.
Momenteel is de meest goed beredeneerde hypothese de locatie van een singulariteit in het midden van een zwart gat.
Wat is de structurele structuur van een zwart gat?
De gebeurtenishorizon is een speciale grens. Bij het overschrijden daarvan zal elk object zich in het zwaartekrachtveld bevinden.
Singulariteit is een speciale interne vulling van een zwart gat. Wetenschappers hebben nog steeds niet kunnen bepalen waaruit het bestaat. Het enige dat werd ontdekt, was de aanwezigheid van een vervorming van ruimte en tijd daarin, evenals de afwezigheid van de werking van natuurkundige wetten.
Wanneer een zwart gat roteert, vormt zich een ergosfeer in de zone nabij de waarnemingshorizon. De ruimteobjecten binnenin bewegen in dezelfde richting als deze.
In dit geval wordt een onbeduidende aantrekkingskracht waargenomen. Maar het is onvoldoende om deze zaken naar het gebied van de singulariteit te trekken. Om deze reden verlaten omringende objecten vrijelijk de ruimte van de ergosfeer.
Hoe hoger het gewicht van het zwarte gat, hoe lager de dichtheid. Deze factor wordt verklaard door het feit dat naarmate het gewicht van dit object toeneemt, het volume van de ruimte overeenkomstig toeneemt.
Welke soorten zwarte gaten zijn er?
Tijdens ruimteverkenning konden astronauten verschillende soorten zwarte gaten identificeren. Elk van hen heeft zijn eigen karakteristieke kenmerken en eigenschappen.
Zwarte gaten met een enorme massa
Dit type zwart gat wordt gevormd door de verbranding van brandstofenergie in sterren. Als thermonucleaire processen in deze hemellichamen stoppen, koelen ze af en trekken ze samen als gevolg van de krachtige zwaartekracht.
Wanneer dit proces op enig moment wordt gestopt, veranderen zwarte gaten in neutronensterren. Bij voortdurende dergelijke acties worden sterren door zwaartekracht in zwarte gaten getransformeerd.
Superzware zwarte gaten
Deze zwarte gaten onderscheiden zich door hun enorme massa en grootschalige afmetingen. Bovendien werd voorheen aangenomen dat hun parameters veel kleiner waren.
Volgens de eerste versie bedroeg de massa van het zwarte gat M87, gelegen in het centrale galactische deel, bijvoorbeeld 3 miljard massa’s van het zonnestelsel. Bij nader onderzoek bleek echter dat dit cijfer veel hoger ligt.
Om stellaire lichamen in de uitgestrektheid van de ruimte te kunnen roteren, moet een zwart gat een specifieke massa hebben van 6,5 miljard massa’s in het zonnestelsel.
Wetenschappers hebben ontdekt dat enorme zwarte gaten zich voornamelijk in de centrale zone van de Melkweg bevinden en als kern dienen.
Oerste zwarte gaten
De aanwezigheid van deze kosmische objecten in de ruimte van het heelal is tegenwoordig een onbewezen feit. Er is een versie dat dergelijke variëteiten van zwarte gaten werden gevormd in het stadium van de geboorte van de Melkweg in de superdichte materie van zwaartekrachtvelden, met hun sterke trillingen en als gevolg van een schending van de homogeniteit.
Als we het werkelijke bestaan van oorspronkelijke zwarte gaten aannemen, hebben ze hoogstwaarschijnlijk een onbeduidend gewicht, dat kleiner is dan de massa van de zon.
Kwantumzwarte gaten
Deze ruimtevoorwerpen konden alleen worden gevormd als gevolg van kernreacties, die gepaard gingen met het vrijkomen van een enorme hoeveelheid energie, ongeveer meer dan 10^26 eV. Maar vandaag de dag is de mensheid er nog niet in geslaagd dit cijfer te overwinnen. Om deze reden bestaan kwantumzwarte gaten alleen in de theoretische versie van wetenschappers.
Er is een hypothese dat deze verschijnselen kunnen ontstaan tijdens de botsing van protonelementen, waardoor een grote hoeveelheid energie vrijkomt en een maximon ontstaat, bestaande uit deeltjes van het eenvoudigste type.
Wanneer tijdens dit proces een hoge mate van pEe-afgifte wordt waargenomen, zal er als gevolg hiervan een object worden gevormd dat een “zwart gat” wordt genoemd met een straal van ongeveer 10^-35 m en een gewicht van 10^-5 g. de categorie elementaire deeltjes met de meeste maximale massa.
Hoeveel zwarte gaten zijn er in de Melkweg?
Het proces van het detecteren van zwarte gaten is zeer complex. Het omvat langetermijnobservatie van de Melkweg en de Ruimte om zoveel mogelijk informatie en gegevens te verzamelen.
Bovendien blijft een aanzienlijk aantal zwarte gaten onopgemerkt totdat ze materie uit de omringende ruimte beginnen te absorberen.
In het gebied van de Melkweg was het mogelijk om de aanwezigheid van ongeveer 10 van deze objecten vast te leggen. Ze worden voortdurend gecontroleerd. Maar in de uitgestrektheid van deze galactische ruimte kan zich een groot aantal zwarte gaten bevinden van totaal verschillende afmetingen – van klein tot supergroot.
Er bevinden zich ongeveer 400 miljoen sterren in de Melkweg, die een grote massa hebben die in zwarte gaten moet worden omgezet.
In 2005 ontdekten astronauten een heterogeen lichaam dat zich langzaam door het centrale deel van de Melkweg bewoog. Uit dergelijke onderzoeken verkregen gegevens wijzen op de aanwezigheid van minstens 20.000 zwarte gaten in deze zone van de Melkweg.
Onlangs ontdekten wetenschappers uit Japan een vreemd ruimtevoorwerp in de buurt van het zwarte gat ‘Boogschutter A’, met een soortelijk gewicht van 100.000 zonsmassa’s en een diameter van 0,3 lichtjaarperioden. Dit hemellichaam kan ook een zwart gat blijken te zijn.
Wat is het grootste zwarte gat?
Dit hemellichaam bevindt zich op een afstand van 12 miljard lichtjaar van de zon. De massa is gelijk aan 40 miljard zonsmassa’s en de diameter is ongeveer 0,025 lichtjaar. De leeftijd van dit zwarte gat is ongeveer 12 miljard jaar, wat betekent dat het 1,5 miljard jaar na de vorming van de Melkweg is ontstaan.
Na dit object in detail te hebben bestudeerd, kwamen wetenschappers tot de conclusie dat de potentiële hulpbron ruimschoots voldoende is totdat het tijdperk van zwarte gaten volledig verdwijnt. Bovendien zou dit het laatste fenomeen in de ruimte kunnen zijn.
In dit geval wordt uitgegaan van een van de fasen in de ontwikkeling van de Melkweg, waarin zich een scenario van uitsterven van bijna alle sterren van het heelal en de transformatie van velen van hen in zwarte gaten kan voordoen.
Met welk doel worden zwarte gaten bestudeerd en hoeveel ervan zijn er ontdekt?
Astronomen over de hele wereld bestuderen zwarte gaten om veel belangrijke kenmerken van het heelal te bepalen. Dergelijke hemellichamen dienen vaak als galactische kernen. Bovendien worden deze objecten gebruikt om ze te roteren.
Wanneer zwarte gaten met elkaar botsen, worden bepaalde zwaartekrachtsgolven gegenereerd.
De interne ruimte van deze objecten is ook van groot belang voor wetenschappers, omdat ze niet volledig voldoen aan algemeen aanvaarde natuurkundige wetten. De studie van zwarte gaten helpt bij het bepalen van de fundamentele kenmerken van de structuur van de ruimte.
Momenteel hebben wetenschappers tot twintig hemellichamen met vergelijkbare eigenschappen kunnen ontdekken en gedetailleerd bestuderen.
De verkregen gegevens zijn echter niet geheel voldoende om als bewijsmateriaal te dienen om ze als zwarte gaten te categoriseren.
Wat kan er gebeuren als je in een zwart gat valt?
Wanneer een persoon zich zogenaamd in een zwart gat bevindt, zal hij, net als alle andere objecten, onderworpen zijn aan de invloed van een krachtig zwaartekrachtveld.
In zo’n ruimte beginnen objecten af te vlakken en uit te rekken totdat ze in atomen worden verdeeld en samengevoegd tot een singulariteit.
In veel sciencefictionboeken en films worden zwarte gaten gebruikt als speciale tijdportalen. Maar in werkelijkheid is het via hen onmogelijk om in een andere dimensie of ruimtelijke zone te komen.
Boten zwarte gaten met elkaar?
Als twee sterren die zich op een kleine afstand van elkaar bevinden, in zwarte gaten veranderen, kunnen ze in dit geval daadwerkelijk botsen bij hun nadering.
Dit fenomeen kan ook optreden als gevolg van het samensmelten van sterrenstelsels. Tijdens dit proces hebben beide zwarte gaten, bestaande uit een groot aantal sterren, een grote kans om dicht bij elkaar te komen en vervolgens met elkaar in botsing te komen.
Deze factor wordt echter niet zo vaak waargenomen: ongeveer eens in de twee miljard jaar.
Wanneer zwarte gaten botsen, vindt er een geleidelijke fase van samensmelting plaats, die ongeveer twintig jaar duurt, waarin de zwarte gaten één worden. Ook daarin komen vermenging en singulariteiten voor.
Door de botsing van deze hemellichamen in de ruimte ontstaat in principe één zwart gat van enorme afmetingen.
Bestaat er een dreiging van vernietiging van het heelal wanneer zwarte gaten ontwaken?
Het belangrijkste kenmerk van zwarte gaten is de afwezigheid van enige manifestatie. Het is bekend dat dergelijke objecten alleen kunnen worden opgemerkt door tekenen van hun absorptie van kosmische stoffen, die, wanneer ze in hun diepte verdwijnen, krachtige lichtgolven beginnen uit te zenden. Dankzij dit licht is het mogelijk zwarte gaten te detecteren in het stadium van hun absorptie van verschillende hemelse zaken.
‘Slapende’ zwarte gaten worden alleen gedetecteerd door begeleidende sterren in de buurt te vinden. Deze klassieke methode voor het detecteren van dergelijke onzichtbare objecten wordt al tientallen jaren gebruikt.
Onlangs hebben astronomen met behulp van de Gaia-ruimtetelescoop twee zwarte gaten in de buurt van het zonnestelsel opgemerkt. Eén ervan bevond zich op een afstand van 3800 lichtjaar van de zon, en de andere bevond zich op een afstand van 1560 lichtjaar.
De telescoop was in staat hun bepaalde slingeringen vast te leggen, die plaatsvonden als gevolg van nabijgelegen onopvallende zwarte gaten.
Beide ontdekte zwarte gaten zijn behoorlijk groot, ongeveer 10 keer groter dan het zonnestelsel. Ze zijn heel dicht bij de aarde. Dit zijn verschrikkelijk grote ruimtevoorwerpen. Veel mensen vragen zich af: vormen ze een gevaar voor het universum?
Deskundigen beantwoorden deze vraag bevestigend. Het belangrijkste karakteristieke kenmerk van een zwart gat is het vermogen om alle objecten in zichzelf op te zuigen die de zwaartekracht van aantrekking niet kunnen weerstaan. Elke materie die in een zwart gat valt, verdwijnt voor altijd in zijn ruimte.
We kunnen dus concluderen dat zwarte gaten natuurlijk gevaarlijk zijn voor het heelal, ongeacht hun grootte – gigantisch of klein.
