Zwarte gaten zijn waarschijnlijk het grootste mysterie in het bekende universum!
Tot nu toe weten we heel weinig over hen, omdat onze technologie ons nog niet in staat stelt om hun kenmerken diepgaand te bestuderen, vooral omdat ze allemaal erg ver van ons zonnestelsel verwijderd zijn.
Een andere reden waarom het zo moeilijk is om de zwarte gaten in het heelal, is dat deze geen lichtpulsen uitzenden zoals sterren dat doen, integendeel, hun krachtige zwaartekrachtsveld is in staat om zelfs nabij licht te absorberen, maar dit is iets dat we later zullen uitleggen.
Echter, vanaf 1970 en dankzij de theorieën voorgesteld door Stephen Hawkins over zwarte gaten, hebben we er veel meer over kunnen begrijpen, inclusief aantoonbare gegevens over hun vorm, samenstelling, vormingsproces en zelfs hun relatie in de veranderingen van temporele continuïteit.
Kometen kunnen net zo interessant zijn als zwarte gaten! Mis ons volledige artikel over de delen van een komeet
Maar wat weten we eigenlijk over zwarte gaten?
Als je ooit de film Christopher Nolan hebt gezien: Interstellaire (2010) en je bleef achter zonder iets te begrijpen, dan is het omdat je nog steeds niet genoeg weet over de zwarte gaten.
Ik zeg je, de film is gebaseerd op Einsteins algemene relativiteitstheorie, die stelt dat ons universum geen 3 dimensies heeft, maar 4, met tijd als de vierde dimensie in het vlak van de werkelijkheid.
Daarom beïnvloeden de regels van universele mechanica de tijd, net zoals ze ertoe doen, inclusief licht.
Op deze manier zou tijd geen universele constante zijn, maar een dimensie die kan worden vervormd, uitgerekt of samengetrokken als een elastische band, volgens de wetten van de natuurkunde, zoals de grafvader.
Meer weten over zwarte gaten in de ruimte?
Stop dan niet met het lezen van dit artikel tot het einde, want we leggen alles uit wat je moet weten over dit interessante onderwerp, zodat je de volgende keer dat je Interstellar ziet, je niet letterlijk verloren voelt in de ruimte.
Wat zijn zwarte gaten?
Zwarte gaten zijn niet echt gaten, wist je dat?
In feite, volgens de stelling van Hawkins en Ellis Sinds 1970 wordt aangenomen dat zwarte gaten bolvormig zijn vanwege de aantrekkingskracht van hun eigen massa naar hun centrum, vanwege de werking van hun eigen zwaartekracht. Hetzelfde gebeurt met sterren, maar op een schaal die miljoenen keren hoger is.
Zwarte gaten zijn een punt in de ruimte, bestaande uit een cluster van extreem dichte massa, die een zwaartekracht genereert die zo krachtig is dat het in staat is een kromming te creëren in de continuïteit van ruimte-tijd.
Het zwaartekrachtveld van zwarte gaten is zo sterk, dat geen enkel deeltje materie aan de vervorming kan ontsnappen als het te dichtbij komt. In feite is de aantrekkingskracht zo krachtig dat het in staat is om de fotondeeltjes te absorberen die de zonnestralen vormen.
Dat klopt, ze worden zwarte gaten genoemd omdat ze in staat zijn om letterlijk het licht om hen heen op te slokken.
Hoe dicht zijn zwarte gaten?
Het fysieke kenmerk dat de superzware zwarte gaten hun zwaartekracht en thermische eigenschappen, is de extreme dichtheid van materie die ze bevatten in een relatief klein gebied van de ruimte.
Om de hoeveelheid materie waaruit onze eigen ster bestaat een zwart gat te laten worden, zou hij op een extreme manier in zichzelf moeten vouwen en al zijn deeltjes samendrukken vanaf een grootte van 1.300 miljoen kilometer. naar een ruimte die niet groter is dan 2 kilometer in diameter.
Daarom zou de zon zijn omvang bijna 900.000 keer moeten verkleinen, maar zonder iets te verspillen van de materie waaruit het bestaat.
Ruimte-tijdkromming
Heb je je ooit afgevraagd hoe een zwart gat de tijd kan vertragen?
Weet je nog? Gargantua en Interstellar?
In de film, het ruimteschip Uithoudingsvermogen moet stoppen met het verzamelen van gegevens over het perspectief van het leven in de molenaar planeet, die toevallig heel dicht bij a . draait superzwaar zwart gat genaamd Gargantua.
Hierdoor staat de bemanning voor een astrofysisch dilemma: vanwege de nabijheid van Gargantua verstrijkt de tijd veel langzamer op de planeet dan op aarde, dus de zoekmissie, die voor hen een paar uur zou duren, op aarde zou het meerdere jaar.
Maar hoe is dit mogelijk?
Als het je een vreemd concept lijkt, is dat omdat we gewend zijn om tijd te beschouwen als een onveranderlijke constante van het universum, in feite omdat we geen gereedschap hebben dat het kan vervormen, zoals we doen met de andere gebieden van de werkelijkheid.
De algemene relativiteitstheorie, voorgesteld door Albert Einstein in 1915, suggereert echter dat tijd een dimensie van de werkelijkheid is die zich uitstrekt over de X- en Y-vlakken (de dimensies van breedte en lengte).
Daarom, als een lichaam met massa een actie uitoefent op het vlak van de werkelijkheid, zal het een variabele met dimensie Z (diepte) creëren die de eerste twee kan vervormen en daarom ook in de loop van de tijd kan doen.
Laten we het zo bekijken:
Stel je voor dat je een stuk stof uitspreidt, waardoor een vlakke ruimte ontstaat (afmetingen X en Y); en op de doek laat je een bal vallen. De actie van het gewicht van de bal op de stof zal een concave onderkant van het vliegtuig creëren.
Dit effect is wat in de astrofysica bekend staat als Kromming van ruimte-tijd.
Nu, als gevolg van de regels van de natuurkunde, hoe zwaarder het object dat op het vlak wordt geplaatst, hoe meer uitgesproken de actie erop, en daarom hoe dieper de kromming zou zijn.
Dit is precies wat er gebeurt met de zwarte gaten en gekromde tijd.
Wanneer ze tot het uiterste worden gecomprimeerd, worden zwarte gaten ongelooflijk dichte objecten - en daarom zwaar -, dus de actie die ze uitoefenen op de X- en Y-vlakken is echt extreem.
De kromming veroorzaakt door zwarte gaten is zo sterk dat de materie die binnenkomt niet kan ontsnappen, dit veroorzaakt een ruimte-tijd-singulariteit die we kennen als Evenement Horizon.
De kromming die zwarte gaten creëren is zo "diep" en hun aantrekkingskracht zo krachtig dat ze alles opzuigen wat in de buurt komt, daarom bevinden ze zich in de kromtrekkende draaikolk van de ruimte geproduceerd door Gargantua, de planeet Molenaar hij ervoer een warp in zijn tijdcontinuüm, wat het vertraagde doordat hij Gargantua's Event Horizon moest betreden.
In feite is het exacte cijfer dat elk uur doorgebracht in Molenaar Het was gelijk aan 7 aardse jaren.
Als een merkwaardig feit, de 1 km hoge golven die het hele oppervlak van Molenaar, Ze zouden ook worden verklaard als een effect van de zwaartekracht die door het zwarte gat op de planeet wordt uitgeoefend.
Hoe ontstaan zwarte gaten?
Men zou kunnen zeggen dat zwarte gaten het residu zijn dat sterren na hun dood achterlaten.
Tot een paar decennia geleden geloofde men dat zwarte gaten gevormd werden tijdens de vroege stadia van het heelal en dat dit fenomeen zich niet zou hebben herhaald.
Echter, de studie History of Time: van de oerknal tot zwarte gaten, gemaakt in samenwerking door Hawkings, Oppenheimer en Roger Penrose, toonde aan dat zwarte gaten worden gemaakt in een proces genaamd zwaartekracht ineenstorting.
Om de ineenstorting van de zwaartekracht die plaats maakt voor de vorming van zwarte gaten te begrijpen, moeten we een beetje teruggaan naar het proces van de dood van sterren.
wanneer naar een? Gele ster (zoals onze zon) zijn waterstofreserves uitput, begint het de heliumdeeltjes op het oppervlak te verbranden, in een veel intenser kernfusieproces. Naarmate dit proces vordert, kan de ster, die zijn laatste levensfase nadert, tot 300 keer groter worden en van kleur veranderen, waardoor hij een Rode gigantische ster.
Door alle brandstof op het oppervlak te verbruiken, zullen de kernfusieprocessen stoppen, en zonder enig proces om de kracht van zijn eigen zwaartekracht tegen te gaan, zullen al zijn deeltjes naar zijn eigen kern worden getrokken, waardoor hij weer kleiner wordt en ontstaat wat we kennen als een Witte Dwergstereen dode ster
De grote hoeveelheid massa van een ster kan er echter toe leiden dat dit proces tot het uiterste wordt doorgevoerd, waardoor de Witte Dwerg tot buiten zijn eigen grenzen wordt samengedrukt en een lichaam ontstaat met nog meer geconcentreerde massa in een ongelooflijk kleine ruimte.
Het is alsof we proberen onze zon voldoende te buigen om hem in de kofferbak van uw voertuig te leggen.
Deze laatste stap maakt het resulterende zwaartekrachtsveld zo krachtig dat het zijn eigen licht begint op te slikken, wat uiteindelijk eindigt een ster in een zwart gat veranderen.
soorten zwarte gaten
Er zijn verschillende soorten zwarte gaten en deze zijn geclassificeerd op basis van hun grootte en de hoeveelheid massa die ze bevatten.
superzwaar zwart gat
Superzware zwarte gaten zijn misschien wel de grootste en krachtigste. Deze kunnen enkele miljoenen keren de massa van onze zon bevatten in een ruimte die slechts 2 of 3 keer groter is, wat ze ook erg krachtig maakt.
Het is gebruikelijk om superzware zwarte gaten te vinden die de centra van veel grote sterrenstelsels domineren, vooral elliptische sterrenstelsels. Een duidelijk voorbeeld is thuis te vinden, aangezien de Melkweg om draait Boogschutter A, een echt enorm superzwaar zwart gat van ongeveer 120 AU.
Middelzware zwarte gaten
Ze zijn de volgende op de schaal volgens hun massa. Ze zijn minder dicht dan superzware zwarte gaten, maar ze zijn nog steeds erg indrukwekkend.
Zwarte gaten met een equivalente massa tussen 100 en 1.000.000 zonsmassa's vallen binnen deze classificatie.
stellaire massa zwarte gaten
Ze komen vrij veel voor en vanaf planeet Aarde hebben we verschillende zwarte gaten kunnen waarnemen die in deze classificatie passen.
Zwarte gaten met stellaire massa bevatten tussen de 30 en 70 zonsmassa's in hun binnenste. Deze ontstaan door de ineenstorting van de zwaartekracht van massieve sterren, in de astrofysica bekend als: Supernova's.
micro zwarte gaten
Micro-zwarte gaten zijn een categorie van deze classificatie, maar ze blijven een hypothese.
Volgens Hawkins-theorie Wat betreft zwarte gaten, deze microzwarte gaten zouden verrassende hoeveelheden materie bevatten in een extreem kleine ruimte, dus de materie erin zou kunnen worden beheerst door de regels van de kwantumfysica.
Een van de missies van de grote hadronenversneller bij CERN is om de elementen te creëren om een kunstmatig microzwart gat te vormen, waar verschillende theorieën over kwantumfysica kunnen worden getest of, uiteindelijk, een deeltje kan worden geïsoleerd uit donkere materie.