Als een object eenmaal een zwart gat binnengaat, kan het er niet meer uit. Hoeveel energie je ook hebt, je kunt nooit sneller bewegen dan de snelheid van het licht en de waarnemingshorizon van binnenuit oversteken. Maar wat als je deze kleine regel voor de gek probeert te houden en een klein object in de waarnemingshorizon dompelt en het vastbindt aan een zwaarder object dat de horizon kan verlaten? Is het mogelijk om op de een of andere manier iets uit het zwarte gat te halen? De natuurkundige wetten zijn streng, maar ze moeten de vraag beantwoorden, is het mogelijk of niet. Ethan Siegel van Medium.com stelt voor dat we erachter komen.
Een zwart gat is niet alleen een superdense en superzware singulariteit waarin de ruimte zo sterk gekromd is dat alles wat erin komt er niet meer uit kan. Hoewel we meestal denken aan een zwart gat - om precies te zijn - een gebied in de ruimte rond deze objecten waaruit geen enkele vorm van materie of energie - en zelfs het licht zelf niet - kan ontsnappen. Dit is niet zo exotisch als je zou denken. Als je de zon neemt zoals hij is, en hem tot een straal van enkele kilometers knijpt, krijg je bijna een zwart gat. En hoewel onze zon niet wordt bedreigd met een dergelijke overgang, zijn er sterren in het universum die deze mysterieuze objecten achterlaten.
De zwaarste sterren in het universum - sterren van twintig, veertig, honderd of zelfs 260 zonsmassa's - zijn de blauwste, heetste en helderste objecten. Ze verbranden ook de nucleaire brandstof in hun diepten sneller dan andere sterren: in één of twee miljoen jaar in plaats van vele miljarden, zoals de zon. Wanneer deze binnenkernen zonder nucleaire brandstof komen te zitten, worden ze gegijzeld door de krachtigste zwaartekrachten: zo krachtig dat ze, bij afwezigheid van de ongelooflijke druk van kernfusie waar ze tegen zijn, gewoon instorten. In het beste geval winnen kernen en elektronen zoveel energie dat ze samensmelten tot een massa neuronen die met elkaar zijn verbonden. Als deze kern massiever is dan een paar zonnen, zullen deze neutronen compact en massief genoeg zijn om in te storten tot een zwart gat.
Onthoud dus dat de minimale massa voor een zwart gat verschillende zonsmassa's is. Zwarte gaten kunnen groeien uit veel grotere massa's, samensmelten, materie en energie verslindend en sijpelen in de centra van sterrenstelsels. In het centrum van de Melkweg is een object gevonden dat vier miljoen keer zo zwaar is als de zon. Individuele sterren kunnen in hun baan worden geïdentificeerd, maar er wordt geen licht van welke golflengte dan ook uitgezonden.
Andere sterrenstelsels hebben zelfs nog grotere zwarte gaten, waarvan de massa duizenden keren groter is dan die van ons, en er is geen theoretische bovengrens voor hun hoogte. Maar er zijn twee interessante eigenschappen van zwarte gaten die ons kunnen leiden naar het antwoord op de vraag die aan het begin werd gesteld: is het mogelijk om iets "aan de lijn" te trekken? De eerste eigenschap heeft betrekking op wat er met de ruimte gebeurt als het zwarte gat groeit. Het principe van een zwart gat is zodanig dat geen enkel object kan ontsnappen aan zijn aantrekkingskracht in het gebied van de ruimte, hoe versneld het ook is, zelfs niet met de snelheid van het licht. De grens tussen waar een object het zwarte gat kan verlaten en waar het niet kan, wordt de waarnemingshorizon genoemd. Elk zwart gat heeft het.
Verrassend genoeg is de kromming van de ruimte veel minder aan de waarnemingshorizon nabij de meest massieve zwarte gaten en neemt toe in minder massieve. Denk hier eens over na: als je aan de waarnemingshorizon zou staan met je rechtervoet op de rand en je hoofd 1,6 meter van de singulariteit naar achteren, zou kracht je lichaam strekken - een proces dat spaghettificatie wordt genoemd. Als dit zwarte gat hetzelfde zou zijn als in het centrum van ons melkwegstelsel, zou de trekkracht slechts 0,1% van de zwaartekracht op aarde zijn, terwijl als de aarde zelf in een zwart gat zou veranderen en jij erop zou staan, de trekkracht 1020 zou zijn maal de zwaartekracht van de aarde.
Promotie video:
Als deze trekkrachten klein zijn aan de rand van de waarnemingshorizon, zullen ze niet veel groter zijn binnen de waarnemingshorizon, wat betekent dat we - gezien de elektromagnetische krachten die vaste objecten bij elkaar houden - misschien ons ding kunnen doen: het object in de waarnemingshorizon storten en vrijwel onmiddellijk afhaalmaaltijd. Kan je dit doen? Laten we om dit te begrijpen eens kijken naar wat er precies op de grens tussen een neutronenster en een zwart gat gebeurt.
Stel je voor dat je een extreem dichte bol van neutronen hebt, maar een foton op zijn oppervlak kan nog steeds de ruimte in ontsnappen en niet noodzakelijkerwijs terugkeren naar een neutronenster. Laten we nu een ander neuron op het oppervlak plaatsen. Plots kan de kern de gravitationele instorting niet meer weerstaan. Maar in plaats van na te denken over wat er aan de oppervlakte gebeurt, laten we eens kijken naar wat er binnen gebeurt, waar zich een zwart gat vormt. Stel je een enkel neutron voor dat bestaat uit quarks en gluonen, en stel je voor hoe gluonen van de ene quark naar de andere moeten gaan in een neutron om de krachten uit te wisselen.
Nu bevindt een van deze quarks zich dichter bij de singulariteit in het midden van het zwarte gat, en de andere is verder weg. Om de uitwisseling van krachten te laten plaatsvinden - en om het neutron stabiel te houden - moet het gluon op een bepaald moment van de nabije quark naar de verre gaan. Maar dit is zelfs bij de lichtsnelheid onmogelijk (en gluonen hebben geen massa). Alle nulgeodeten, of het pad van een object dat met de snelheid van het licht beweegt, zal resulteren in een singulariteit in het midden van het zwarte gat. Bovendien zullen ze nooit verder van de singulariteit van het zwarte gat gaan dan op het moment van uitwerpen. Dit is de reden waarom het neutron in de waarnemingshorizon van het zwarte gat moet instorten en onderdeel moet worden van de singulariteit in het centrum.
Dus laten we teruggaan naar het harnasvoorbeeld: je nam een kleine massa en bond die vast aan een groter vat; het schip is uit de waarnemingshorizon en de massa is ondergedompeld. Wanneer een deeltje de waarnemingshorizon passeert, kan het het niet meer verlaten - geen deeltje, zelfs geen licht. Maar fotonen en gluonen blijven de deeltjes die we nodig hebben om krachten uit te wisselen tussen deeltjes die zich buiten de waarnemingshorizon bevinden, en ze kunnen ook nergens heen.
Dit betekent niet noodzakelijk dat de kabel zal breken; de singulariteit zal eerder over het hele schip slepen. Natuurlijk zullen getijdekrachten je onder bepaalde omstandigheden niet uit elkaar scheuren, maar het bereiken van de singulariteit zal onvermijdelijk zijn. De ongelooflijke zwaartekracht en het feit dat alle deeltjes van alle massa's, energieën en snelheden geen andere keus hebben dan naar de singulariteit te reizen, is wat er zal gebeuren.
Daarom hebben ze na het passeren van de waarnemingshorizon helaas nog geen uitweg uit het zwarte gat gevonden. U kunt verliezen beperken en afsnijden wat al binnen is, of in contact blijven en verdrinken. De keuze is aan jou.
Ilya Khel
