Zwarte gaten van binnen en van buiten

Stel je voor: je zoeft lekker met je ruimteschip door het universum, en ineens blijk je een zwart gat binnen te vliegen. Steekt ook nogal lekker duidelijk af tegen de zwarte sterrenhemel, zo'n zwart gat! Wat gebeurt er eigenlijk als je in een zwart gat terecht komt en: kan je ze echt niet aan zien komen!

Zwarte gaten zijn niet de allesverslindende monsters die de media er soms van maken. Stel bijvoorbeeld dat je de aarde in zou kunnen knijpen als ware het een stressbal tot een heel klein bolletje. Als je er in zou slagen om de aarde kleiner te maken dan een knikker, dan zou zich spontaan een zwart gat vormen. Het wonderlijke is echter dat alle satellieten gewoon dezelfde baantjes zouden blijven draaien, evenals het ISS met André Kuipers. Ook de maan zou gewoon zijn normale rondjes blijven draaien. Pas wanneer je heel dichtbij dat gebiedje ter grootte van een knikker in het centrum zou komen (en dan moet je denken aan een afstand van minder dan 20 cm) raak je in de gevarenzone. Ook als de zon opeens in een zwart gat zou veranderen (wat overigens nooit zal gebeuren: daar is hij niet zwaar genoeg voor) zou de aarde gewoon dezelfde baantjes blijven draaien. De afmeting van het zwarte gat met de massa van de zon is ongeveer 3 kilometer. Al veel groter dan een knikker maar ontzettend veel kleiner dan de 150 miljoen kilometer afstand tussen de aarde en de zon.
Superzware zwarte gaten zoals je die kunt vinden in het hart van sterrenstelsels kunnen wel nog veel groter zijn, misschien wel 10 miljard kilometer groot: ruwweg de afmeting van ons planetenstelsel.

Zwart gat slokt gas op van een ster die er om heen draait.
Er vorm zich een zeer hete accretieschijf

Maar kan je zien dat je een zwart gat nadert? Gelukkig: jawel! Een flink deel van de zwarte gaten zijn verre van zwart. Sommige zwarte gaten zijn namelijk omringt door gaswolken, bijvoorbeeld omdat er een ster omheen draait die gaslagen afstoot. Die verdwijnen wel langzamerhand in het zwarte gat en worden flink samengeperst in een platte schijf en daarbij sterk verhit. Daarbij ontstaat een superheet plasma dat zoals in bijvoorbeeld een TL-balk licht gaat geven. Het plasma wordt uiteindelijk zo heet dat het ultraviolette straling en uiteindelijk zelfs röntgenstraling gaat uitzenden. De kans is groot dat je bij een dergelijk zwart gat al omgekomen bent door de radioactieve straling voordat je ook maar een kans krijgt om er in te vallen.

Dicht bij het zwarte gat: de sterrenhemel op de achtegrond
is sterk vervormd. In het midden is de donkere ' schaduw'  te
zien. Al het licht dat hier doorheen probeerde te komen is
verdwenen in het zwarte gat.

Maar zelfs zwarte gaten die helemaal verlaten in het heelal ronddobberen zijn zichtbaar: de enorme zwaartekracht trekt zelfs de lichtstralen die vlak langs het zwarte gat gaan uit hun baan en slokt een deel deel van het sterlicht zelfs helemaal op. Hierdoor zie je een vertekening van de sterren op de achtergrond en zelfs een klein rond gebied aan de hemel waar je helemaal geen sterren meer ziet: de 'schaduw' van het zwarte gat. Zo'n schaduw hebben we trouwens nog nooit echt waargenomen maar wordt wel voorspeld uit de relativiteitstheorie van Einstein. Sterrenkundigen zijn momenteel aan het nadenken of het mogelijk om is om zo'n schaduw wel waar te nemen door meerdere grote telescopen op aarde te combineren.

Je kunt een zwart gat dus wel degelijk aan zien komen. Maar wat dan als je er willens en wetens toch in vliegt? Het wonderlijk is dat je heel iets anders ziet als je een ander in een zwart gaat ziet verdwijnen dan dat je het zelf overkomt. Zou je een ander ruimteschip het zwarte gat in zien vliegen, dan zou je merken dat wanneer deze in de buurt begint te komen, zijn tijd steeds langzamer begint te lopen. Zouden ze bijvoorbeeld nog een noodboodschap versturen over de radio, dan zou je merken dat ze langzamer praten als een LP die te langzaam ronddraait. Bovendien ontvang je de boodschap op een lagere radiofrequentie dan de bedoeling was. Hetzelfde geldt ook voor het licht: het beeld van het ruimteschip wordt zwakker en roder van kleur. Wanneer het ruimteschip nog een zeker afstand van het zwarte gat verwijderd is (de 'Schwarzschild straal', de eigenlijke naam van de 'afmeting' aan het begin van dit verhaal) komt de tijd helemaal tot stilstand. Het schip lijkt niet ver te vallen maar verdwijnt in een steeds zwakker en roder wordende gloed, en de frequentie van de radioboodschap zakt af naar 0 Hertz en stokt midden in een zin... Het heeft de 'event horizon' bereikt! Het ruimteschip en zelfs het licht dat het uitstraalt kan nu nog onmogelijk het zwarte gat verlaten.


Maar in het ruimteschip zelf heb je helemaal niet het idee dat de tijd langzamer gaat lopen. Integendeel, het lijkt juist of de tijd in de rest van het heelal ineens sneller gaat! Sterren worden blauwer en waarschuwingen van andere ruimteschepen komen met steeds hoger worden Mickey-Mouse stemmetjes binnen! Recht voor je echter ontstaat een steeds groter gebied waar helemaal niets te zien is (en dan ook echt helemaal niets: het zwartste zwart en dan nog iets donkerder!; "zo zwart als een gat in de nacht", om met Jules Deelder te spreken). Uiteindelijk vult dit zwarte gebied de helft van de hemel, terwijl het heftig blauwe licht van de rest van het heelal steeds heftiger en blauwer wordt en zich samenbalt op de 'horizon', de rand van het zwarte gebied voor je. Uiteindelijk ontstaat ergens hier een ernstig probleem: de zwaartekracht is belachelijk groot en loopt ook nog steeds sneller op. Nu merk je op zich niets van zwaartekracht zolang je in vrije val bent. Maar in dit speciale geval loopt de zwaartekracht zo snel op dat deze bij je voeten merkbaar groter is dan bij je hoofd. Op aarde kennen we dat in een zwakke vorm als de 'getijdenkracht' die eb en vloed veroorzaakt, maar in dit geval voelt het alsof je hoofd en voeten in tegengestelde richting uit elkaar wordt getrokken. Even bungel je als de slinger van een klok steeds sneller heen en weer totdat de zwaartekracht zo groot wordt de dat er pezen beginnen te scheuren (in verband met de goede smaak laat ik de rest over aan de verbeelding van de lezer). Uiteindelijk onderga je wat in een prachtig woord "spaghettificatie" heet: je hele lijf (en ook het ruitmeschip) wordt uiteengeritst tot uiteindelijk een lange rij van losse atomen...



Mocht je dus ooit een zwart gat tegenkomen, vlieg er dan liever ruim omheen! Mocht je er toch mee willen experimenteren, doe dat dan liever op deze website van het Space Telescope Institute!