Wat gebeurt er als je in een zwart gat valt?

2024 Auteur: Malcolm Clapton | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 04:06

Als een astronaut een zwart gat nadert, zijn zijn vooruitzichten niet erg rooskleurig.

Kortom, hij gaat dood. Meer gedetailleerd - het is niet precies bekend wat er zal gebeuren. De wetenschap kan alleen speculeren. Maar er zal niets bijzonder aangenaams zijn, geloof me.

Op een respectabele afstand gedraagt het zwarte gat zich als een ster met een vergelijkbare massa - je kunt er in een stabiele baan omheen draaien en daar jarenlang draaien. Volgens wetenschappers kunnen daar zelfs bewoonde planeten voorkomen. Maar hoe dichter je bij het gat komt, hoe meer problemen er zullen zijn.

Straling zal een persoon doden

Als je denkt dat een zwart gat een persoon alleen schade zal berokkenen wanneer hij de waarnemingshorizon overschrijdt (de grens rond het gat, waardoor zelfs licht niet kan terugkeren), dan heb je het mis. Moeilijkheden zullen veel eerder beginnen, en letterlijk dodelijk.

Zwarte gaten zijn zelden alleen. In de regel zijn ze omgeven door een enorme stapel materie - gas, dat achterbleef nadat het gat door een ster was gebeten. Gas vliegt met een enorme snelheid in een baan om de aarde, dus het heeft monsterlijke kinetische energie en warmt op tot gigantische temperaturen.

Dit snel ronddraaiende en gloeiend hete ding rond een zwart gat wordt een accretieschijf genoemd.

Interstellaire kijkers weten hoe een accretieschijf eruit moet zien. Het zwarte gat zelf is onzichtbaar, omdat het licht absorbeert dat erop valt, maar de werveling van materie eromheen is zichtbaar. Het is de accretieschijf die het gloeiende oranje ding is dat de Event Horizon Telescope-telescopen in april 2019 hebben vastgelegd.

De accretieschijven van zwarte gaten zenden krachtige elektromagnetische straling uit. De energie van röntgen- en gammastraling is een miljoen miljoen keer hoger dan die van zichtbaar licht.

Bovendien kan het zwarte gat zelf in theorie ook Hawking-straling uitzenden. Toegegeven, astrofysici zijn hier nog niet zeker van, en het stralingsvermogen is verwaarloosbaar.

Al deze stromen van geladen deeltjes, die het zwarte gat honderden lichtjaren om zich heen verstrooit, zullen waarschijnlijk geen gezondheid toevoegen. Het hemellichaam zal een persoon zelfs bij nadering afmaken met gewone straling, zonder toevlucht te nemen tot schendingen van de topologie van ruimte- en tijdvervormingen.

Het zal worden verbrand door de kwestie van de accretieschijf

Stel dat de astronaut van tevoren voor stralingsveiligheid zorgde - bijvoorbeeld, trek een één meter dikke, met lood gevoerde jas aan over een ruimtepak. En vastbesloten om erachter te komen wat zich in de mysterieuze diepten van het zwarte gat bevindt, blijft hij er in vrije val naar toe vallen.

Maar er wacht de onderzoeker nog een ander obstakel, namelijk: de ons al bekende accretieschijf. Het bestaat uit een zeer heet gas.

De schijf warmt op als gasdeeltjes met elkaar botsen, waardoor ze in razend tempo cirkels rond het zwarte gat maken. Kinetische energie wordt omgezet in thermische energie, en dat doet het goed - materie in de buurt van een gemiddeld zwart gat kan tot miljoenen of zelfs biljoenen Kelvin opwarmen. Dit is iets hoger dan bijvoorbeeld de temperatuur van onze zon - 5.778 K aan de oppervlakte, 15 miljoen K in de kern.

Waarschijnlijk is het niet de moeite waard eraan te herinneren dat het niet veilig is om door stromen gloeiend plasma te vliegen. Als een persoon niet wordt gedood door straling, dan een hoge temperatuur.

Over het algemeen behoren de accretieschijven van superzware zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels tot de helderste objecten in de ruimte. Ze worden "quasars" genoemd. De heetste van allemaal, J043947.08 + 163415.7, braadt als 600 biljoen normale gele dwergen zoals de zon, als ze samenzweerden en tegelijk spraken.

Tussen haakjes, zwarte gaten zenden regelmatig relativistische jets, of jets, plasmastromen in het heelal met een snelheid die bijna het licht is, meestal in paren, gericht vanaf de polen in tegengestelde richtingen.

Astrofysici discussiëren nog steeds over waarom dit gebeurt, maar het lijkt erop dat de magnetische velden rond het gat iets interessants doen met het gas in de accretieschijf. De jet kan 10 tot 100 miljoen jaar continu uitbarsten.

Dus, vallend op een zwart gat, moet een persoon zijn polen vermijden, om niet onder de relativistische stralen te vallen.

Het spaghettiseert

Gezien het bovenstaande is het waarschijnlijk het beste om naar een zwart gat te reizen zonder accretieschijf. Deze gebeuren ook - als er geen sterren in de buurt zijn waaruit je gas kunt pompen. Dat wil zeggen, het gat heeft ze allemaal al veilig opgeslokt.

Het zwarte gat in het centrum van het Markarian 1018-sterrenstelsel zoog bijvoorbeeld alle materie eromheen naar binnen en bleef zonder gas in de buurt. Astrofysici noemen zulke gaten verhongeren. Arme dingen.

Of het superzware gat Boogschutter A in het centrum van onze Melkweg - het heeft een extreem kleine, onmerkbare schijf 1.

2.. Daarom is het zo moeilijk om haar in de gaten te houden.

Over het algemeen is het heel goed mogelijk om de waarnemingshorizon van een zwart gat te naderen zonder in botsing te komen met stromen heet plasma.

De problemen die de astronaut vervolgens zal hebben, zijn afhankelijk van de grootte van het zwarte gat.

Als een persoon valt op een object met een massa van bijvoorbeeld ongeveer één zonnemassa (332.946 keer de massa van de aarde), dan is dit wat er zal gebeuren.

Naarmate we dit interessante hemellichaam naderen, zal ook de zwaartekracht waarmee het een persoon beïnvloedt, toenemen. Op een bepaalde afstand van het gat blijkt de zwaartekracht op de benen vele malen groter te zijn dan de zwaartekracht op het hoofd. Dit verschil wordt "getijdekracht" genoemd.

De resultaten van de invloed van deze kracht worden beschreven door natuurkundige Neil DeGrasse Tyson in het boek 'Dood in een zwart gat en andere kleine kosmische problemen'.

Ten eerste zullen de getijdenkrachten van het zwarte gat de astronaut doormidden scheuren precies in het midden van het lichaam (als hij natuurlijk als een soldaat in het gat valt, en niet opzij). Dan scheurt hij zijn benen en romp doormidden. Nogmaals. En zo in een geometrische progressie, totdat zelfs de atomen waaruit het slachtoffer is gemaakt vervallen tot elementaire deeltjes. Dan zal al deze stroom deeltjes voorbij de waarnemingshorizon zijn.

De aarde creëert ook een getijdekracht op je lichaam, maar niet genoeg om je uit elkaar te scheuren, dus maak je geen zorgen.

Dat is alles. Het fenomeen wordt gekscherend "spaghettificatie" genoemd. Gewoonlijk zullen de getijdenkrachten van zwarte gaten sterren spagettigeren, maar ze zullen ook omgaan met mensen.

Er is echter één kanttekening.

Er gaat iets vreselijks gebeuren, maar we zullen niet precies weten wat

Getijdenkrachten, zoals Neil Tyson uitlegt, nemen toe naarmate het object groter wordt in verhouding tot de afstand tot het midden van het gat. Dit betekent dat een middelgroot zwart gat de astronaut in stukken zal scheuren en zelfs bij nadering in atomen zal splitsen.

Maar als het zwarte gat massief genoeg is en een enorme straal heeft, zullen de getijdekrachten de reiziger beginnen uit te rekken nadat hij de waarnemingshorizon heeft overschreden.

Tegelijkertijd kan een persoon waarschijnlijk zelfs overleven, zegt natuurkundige Leo Rodriguez, omdat de waarnemingshorizon geen fysieke barrière is, maar gewoon de grens van het zwaartekrachteffect van een zwart gat, waaraan zelfs licht niet kan ontsnappen.

Vlak voordat hij over de horizon valt, heeft de reiziger misschien tijd om te zien hoe al het licht van de omringende sterren wordt vervormd en vervolgens krimpt tot een punt erachter, dat eerst rood, dan wit en dan blauw wordt. Dit komt door het effect van de zwaartekracht van het gat op de golflengten van het passerende licht (dit wordt "blauwverschuiving" genoemd).

Maar niemand kan precies zeggen wat er aan de horizon zal gebeuren. Het probleem is dat de natuurwetten die we gewend zijn daar niet werken. Daarom kunnen wetenschappers alleen maar aannemen wat er met de materie in het zwarte gat gebeurt.

Hoogstwaarschijnlijk, volgens Neil Tyson, is een persoon veilig aan het spaghettien, alleen niet voor de waarnemingshorizon, maar erachter. Dan valt wat er van de reiziger overblijft in een singulariteit - een ruimtegebied met oneindige dichtheid in het midden van het gat. Hier.

Er zullen dus geen boekenplanken en Morsecode-berichten uit het verleden naar hun dochter worden gestuurd zoals in Interstellar.