Zwarte gaten zijn enorme kosmische fenomenen die zo groot zijn dat zelfs licht ze niet kan verlaten. De meeste mensen denken dat zwarte gaten alleen maar rondhangen en dwalende stukjes gas of stof eten.
Maar zouden zwarte gaten eigenlijk interessantere innerlijke levens kunnen hebben? Kunnen ze bijvoorbeeld ontploffen? Als de explosie betekent "een plotselinge, kortdurende afgifte van een enorme hoeveelheid energie", dan is het antwoord een ondubbelzinnig ja. En het meest interessante is dat ze zelfs op verschillende interessante manieren kunnen exploderen.
Er is één manier waarop zwarte gaten kunnen exploderen. Dit proces wordt verklaard door het feit dat zwarte gaten niet helemaal zwart zijn, wat in 1976 werd ontdekt door de beroemde astrofysicus Stephen Hawking.
"In de klassieke natuurkunde kan er niets uit een gat komen", vertelde Sameer Mathur, een natuurkundige aan de Ohio State University, WordsSideKick.com in een e-mail. "Maar Hawking ontdekte dat het gat door de kwantummechanica langzaam zijn energie op oneindig wegneemt door laagenergetische straling uit te zenden, de zogenaamde Hawking-straling."
Totdat een zwart gat nieuw materiaal absorbeert, zal het langzaam massa verliezen omdat het Hawking-straling uitzendt, maar het is traag. Een typisch zwart gat met een massa die meerdere malen groter is dan die van de zon, zendt elk jaar ongeveer één foton of pakket licht uit. In dit tempo heeft een typisch zwart gat 10 ^ 100 jaar nodig om volledig te verdampen.
Maar Hawking realiseerde zich dat kleinere zwarte gaten veel sneller verdampen. Naarmate een zwart gat kleiner en kleiner wordt, zendt het steeds meer straling uit. In de laatste momenten van zijn leven zendt een zwart gat zoveel straling uit, en zo snel, dat het als een bom werkt en een stroom hoogenergetische straling en deeltjes vrijgeeft.
Als er in het extreem vroege heelal kleine zwarte gaten (ter grootte van de aarde) zouden zijn ontstaan, zouden ze er enkele miljarden jaren over hebben gedaan om te verdampen, wat betekent dat deze "oer" zwarte gaten, als ze bestaan, op dit moment door het hele universum exploderen. Tot op heden hebben astronomen geen bewijs gevonden van oerontploffende zwarte gaten, maar ze kunnen er wel zijn.
Zwarte gaten exploderen in een ander soort explosie die nergens anders in het universum te vinden is vanwege hun rotatie. Draaiende zwarte gaten - ook Kerr-zwarte gaten genoemd naar de Nieuw-Zeelandse wiskundige Roy Kerr, die voor het eerst begreep hoe ze werken - creëren een ergosfeer rond hun waarnemingshorizon. De ergosfeer is een langgerekt gebied in de ruimte waar niets stil kan blijven staan. Alles wat op een roterend zwart gat valt, begint eromheen te draaien als het deeltje de ergosfeer binnenkomt.
De ruimtetijd rond een roterend zwart gat kan ook fotonen aantrekken. Als er genoeg fotonen zijn, kunnen ze op elkaar of op verdwaalde deeltjes stuiteren. Soms zorgt de bounce ervoor dat fotonen de ergosfeer verlaten. Maar in andere gevallen zorgt de bounce ervoor dat de fotonen dieper in het zwarte gat vallen, waar ze energie winnen. Ze kunnen dan weer verdwijnen naar een hogere baan en dan weer naar beneden vallen.
Bij elke herhaling van dit proces en bij elke reis rond het zwarte gat wint het foton aan energie. Dit proces wordt "overstraling" genoemd. Als het foton eindelijk losbreekt, zal het een enorme hoeveelheid energie hebben in vergelijking met toen het voor het eerst aan zijn reis begon.
Als er voldoende fotonen bij dit proces betrokken zijn, kunnen ze in één keer met ongelooflijke energie uitbarsten en veranderen in een zogenaamde 'zwarte-gatbom'. Zelfs als het zwarte gat zelf niet explodeert, laat dit superstralingseffect nog maar eens zien hoe krachtig zwarte gaten de omgeving kunnen beïnvloeden.
De meest voorkomende manier waarop zwarte gaten explosies veroorzaken, is niet door hun zelfvernietiging, maar door de kracht van hun onweerstaanbare zwaartekracht. Superzware zwarte gaten worden gevonden in de centra van sterrenstelsels, en soms passeren grote klompen materie, zoals sterren, te dichtbij. Wanneer dit gebeurt, wordt de ster verscheurd door getijde-effecten, en dit scheuren resulteert in een explosieve afgifte van energie. Astronomen op aarde kunnen deze energieafgifte waarnemen als een korte maar intense uitbarsting van röntgen- en gammastraling.
Naast het versnipperen van sterren, verzamelen deze superzware zwarte gaten vaak zwermen materie die constant om hen heen wervelen in gigantische accretieschijven. Accretieschijven bereiken temperaturen van biljard graden, waardoor ze de helderste objecten in het universum zijn - één gloeiende schijf kan meer dan een miljoen sterrenstelsels tegelijkertijd overtreffen.
Op hun piekvermogen creëren de schijven elektrische en magnetische velden die een deel van het schijfmateriaal rond zwarte gaten in lange, dunne jets trekken die zich over tienduizenden lichtjaren uitstrekken. Hoewel deze jets technisch gezien geen explosies zijn, zijn ze toch behoorlijk intens.
U kunt Oekraïne helpen vechten tegen de Russische indringers. De beste manier om dit te doen is door geld te doneren aan de strijdkrachten van Oekraïne via Red het leven of via de officiële pagina NBU.
Lees ook: