Sinds we hebben ontdekt dat er zoiets bestaat als een zwart gat vraagt menigeen zich af: hoe zou het zijn om erin te springen? Dat weten we voorlopig nog niet, maar NASA heeft wel een spectaculaire simulatie gemaakt om je een idee te geven.
Een zwarte gat ontstaat als een heel zware ster doodgaat en instort onder zijn eigen zwaartekracht. Het is een astronomische ruimte waaraan niets, zelfs geen licht, kan ontsnappen. Dat komt door een extreme vervorming van de ruimtetijd die het gevolg is van de enorme zwaartekracht van de heel compacte massa. Rond het zwarte gat is een denkbeeldige grens die de waarnemingshorizon of event horizon wordt genoemd. Vlak daarbuiten kan licht nog wel ontsnappen. Als zwarte gaten samensmelten kan een superzwaar zwart gat ontstaan, dat zich vermoedelijk in het centrum van de meeste sterrenstelsels bevindt. Albert Einstein beschreef zwarte gaten voor het eerst in zijn algemene relativiteitstheorie in 1915, maar wetenschappers vonden er pas eentje in het echt in 1971.
Paradox
Omdat licht het belangrijkste middel is waarmee we het universum onderzoeken en we daar bij een zwart gat weinig mee kunnen, weten we nauwelijks wat zich er afspeelt. Maar zelfs in theorie lopen wetenschappers tegen een paradox aan, waarbij informatie zowel bewaard blijft op de event horizon vanuit het oogpunt van de waarnemer als voor altijd opgesloten zit als je het vanuit het object bekijkt dat de grens overgaat.
Wat we echter wel weten, op basis van hoe licht en materie zich rond zwarte gaten bewegen, is dat de zwaartekracht rond de waarnemingshorizon compleet bizar is. In sommige gevallen wordt alles wat te dichtbij komt uit elkaar getrokken tot op atomair niveau.
Dappere astronaut
Hoe dan ook, spreken zwarte gaten enorm tot de verbeelding. “Mensen vragen er vaak naar en de simulatie van zoiets nauwelijks voorstelbaars helpt me de wiskunde van de relativiteitstheorie te verbinden met daadwerkelijke gevolgen in het echte universum”, zegt wetenschapper Jeremy Schnittman van NASA’s Goddard Space Flight Center. “Dus simuleerde ik twee verschillende scenario’s, een waarbij een camera – een vervanger voor een dappere astronaut – net de waarnemingshorizon mist en terug slingert, en een waarbij die de grens overschrijdt en zijn lot bezegelt.”
“Als je moet kiezen, wil je in een superzwaar zwart gat vallen”, vervolgt Schnittman. “Zwarte gaten met een stellaire massa tot ongeveer dertig zonsmassa’s hebben een veel kleinere event horizon en sterkere getijdenkrachten, die naderende objecten kunnen verscheuren voordat ze de horizon bereiken.”
Sagittarius A*
De astrofysicus heeft dus geprobeerd een superzwaar zwart gat na te bootsen, geholpen door de enorme doorbraken in de laatste jaren op dit gebied. Zo hebben we informatie over superzware zwarte gaten M87* in het centrum van het gelijknamige sterrenstelsel en Sagittarius A* in ons eigen stelsel. Het zwarte gat zelf is natuurlijk nog steeds onzichtbaar, maar het licht dat wordt uitgezonden door de gloeiende wolken met materie rond elk gat heeft ons een ongekend inzicht gegeven in het fenomeen.
De nieuwe simulatie is gebaseerd op een zwart gat dat erg vergelijkbaar is met Sagittarius A*. Schnittman begon met een zwart gat met een massa gelijk aan ongeveer 4,3 miljoen zonnen en voerde de gegevens in NASA’s supercomputer in.
Na vijf dagen draaien had het programma 10 terabyte aan data gegenereerd, die de wetenschappers gebruikten om meerdere video’s te maken over hoe het zou kunnen voelen om in een supermassief zwart gat te vallen. Op een normale laptop zou dit tien jaar hebben geduurd.
Spaghettificatie
De camera begint op ongeveer 640 miljoen kilometer van het zwarte gat en beweegt naar binnen. Naarmate het gat nadert, worden de schijf van materiaal rond het zwarte gat en een structuur bestaande uit een ring van fotonen, steeds duidelijker.
Deze elementen en de ruimtetijd, worden meer vervormd als de camera dichterbij komt.
Uiteindelijk maakt de camera bijna twee omwentelingen van het zwarte gat mee voordat hij voorbij de waarnemingshorizon duikt en na slechts 12,8 seconden spaghettificeert. In de andere versie komt de camera dicht bij het zwarte gat, voordat hij ontsnapt aan de zwaartekracht en wegvliegt.
Hopelijk kunnen we ooit échte beelden zien van zwarte gaten, maar tot die tijd hebben we hier vast een voorproefje zonder dat we ervoor uit onze luie stoel hoeven te komen:
