Zwarte gaten nemen alles over waarmee ze in botsing komen. Van subatomaire deeltjes tot sterren, vaste stoffen, gassen, vloeistoffen en zelfs licht, alles wat erin valt, verdwijnt. Evenzo spreken zwarte gaten tot de populaire verbeelding. Door na te denken over de ruimte, sinds de mens voor het eerst de lichtpunten zag die de nachtelijke hemel sieren, heeft de geest zich dingen voorgesteld die hier op aarde niet te zien zijn. En zwarte gaten zijn fantasierijker dan enig ander wonder van astronomie.
Hoe ziet een zwart gat eruit?
Een zwart gat is een ruimtestofzuiger die sterrenstof in de bodemloze afgrond zuigt, ruimte-tijd buigt en een onweerstaanbare aantrekkingskracht veroorzaakt, het niets dat alles van de aardbodem kan vegen.
Dit is een gat in de ruimte. Zwart - omdat licht niet kan ontsnappen aan zijn aantrekkingskracht. En dus onzichtbaar. Onvoorstelbaar.
En toch probeerden ze zich zwarte gaten voor te stellen - zelfs voordat ze wisten dat ze echt bestaan. In 1784 suggereerde de Engelse geoloog en predikant (en amateurastronoom) John Michell dat voor een ster die groot en dicht genoeg is, de Newtoniaanse zwaartekracht te sterk zou zijn om licht te laten ontsnappen. Hij geloofde (net als Newton) dat licht een stroom deeltjes is (toen dachten velen van wel). Michell berekende dat de snelheid van de lichtdeeltjes niet voldoende zou zijn om de zwaartekracht van een ster zo dicht als de zon maar 500 keer zijn diameter te vermijden. 'Zo'n licht kan niet tot ons komen', schreef hij.
Ongeveer tien jaar later suggereerde de Franse wiskundige Pierre-Simon Laplace ook dat er 'onzichtbare lichamen' in de ruimte zouden kunnen bestaan. Laplace stelde zich een ster voor met de dichtheid van de aarde en 250 keer zo groot als de zon. De Newtoniaanse zwaartekracht zou voorkomen dat licht het oppervlak verlaat. "De grootste lichamen in het universum kunnen dus onzichtbaar zijn vanwege hun grootte", zei hij.
Echte zwarte gaten ontstaan niet door Newtoniaanse zwaartekracht, maar door Einsteins zwaartekrachttheorie - de algemene relativiteitstheorie. Einstein verborg zwarte gaten (zelfs voor zichzelf) in zijn vergelijkingen. Maar de Duitse astronoom Karl Schwarzschild gebruikte dit concept tijdens de Eerste Wereldoorlog, kort voordat hij stierf na een ziekte aan het Russische front. Schwarzschild kon zich echter niet voorstellen dat een ster zo ver zou kunnen krimpen dat hij de dichtheid overschreed die nodig was om hem onzichtbaar te maken. Dit staaltje van verbeelding werd bereikt door Robert Oppenheimer en Heartland Snyder in 1939 (hetzelfde jaar dat Einstein een paper publiceerde waarin hij het bestaan van zwarte gaten ontkende). Oppenheimer en Snyder berekenden dat een voldoende zware ster onder zijn eigen zwaartekracht zou kunnen instorten.“Zo zal de ster worden afgesloten van elke verbinding met een verre waarnemer; alleen het zwaartekrachtveld blijft over”, schreven ze.
Promotie video:
Oppenheimer begon al snel met het Manhattan Atomic Bomb Project en niemand besteedde veel aandacht aan de instortende sterren tot de jaren zestig. In december 1963 werden ze besproken op een symposium in Dallas en een paar weken later op een bijeenkomst in Cleveland. Iemand sprak zelfs de uitdrukking "zwart gat" uit om naar hen te verwijzen.
Maar de naam was niet populair totdat John Archibald Wheeler het in een toespraak in 1967 uitsprak. Toen begon serieus wetenschappelijk onderzoek naar zwarte gaten. Stephen Hawking bestudeerde ze en liet zien dat ze een zwakke vorm van straling konden uitzenden die naar hem vernoemd was. Astronomen zijn op zoek naar zwarte gaten en verzamelen indrukwekkend bewijs dat ze bestaan, gebaseerd op de beweging van sterren en andere stoffen in de buurt van zwarte gaten. (Michell stelde zelfs zo'n benadering voor om de aanwezigheid van een onzichtbare ster te detecteren.) In 2016 leverden zwaartekrachtgolven nauwkeurig bewijs van een botsing van twee zwarte gaten.
Nu twijfelt bijna niemand eraan dat ze bestaan. Maar hoewel Michell, Oppenheimer, Wheeler, Hawking en vele anderen zich voorstelden wat een zwart gat zou moeten zijn, had geen van hen het ooit gezien.
En nu, letterlijk in april, presenteerde de Event Horizon Telescope-samenwerking een beeld: de duisternis van een zwart gat omgeven door licht in zijn omgeving. Dit beeld bevestigt wat al bekend was: dat zwarte gaten niet alleen een verzinsel zijn, het is een waarheid die oorspronkelijk werd voorgesteld door geesten doordrenkt met een bepaalde wetenschappelijke geest, een geloof in het vermogen kosmische verschijnselen te ontdekken zonder ooit in de ruimte te zijn.
De geschiedenis van de wetenschap herinnert zich andere gevallen van denkbeeldige verschijnselen die de verbeelding tarten zelfs voordat ze werden ontdekt. Paul Dirac stelde zich antimaterie voor nog voordat het in de natuur werd gevonden. Alexander Friedman stelde zich de uitbreiding van het universum voor voordat astronomische waarnemingen dit bevestigden. Oude Griekse filosofen stelden zich atomen voor 2500 jaar voordat microscopie geavanceerd genoeg werd om ze te fotograferen. Al deze geluksfantasieën werden door sommigen beschouwd als een belediging van het gezond verstand of de conventionele logica. Hun bevestiging, zoals bij het nieuwe beeld van het zwarte gat, bevestigt de les dat schijnbare absurditeit geen overtuigend argument is tegen het bestaan van een fenomeen.
Misschien is het feit dat de menselijke verbeelding tot het bestaan van zwarte gaten is gekomen, ondanks hun absurditeit, een van de redenen waarom zwarte gaten iedereen fascineren die aan hen denkt. Het zwarte gat is het bewijs geworden van het bestaan van ongelooflijk onbegrijpelijke astronomische verschijnselen.
Ilya Khel
