Licht vertraagt niet - de richting 'naar buiten' verdwijnt
Het bekende beeld is dit: om van de aarde te ontsnappen, heb je een snelheid van ongeveer 11 kilometer per seconde nodig, en hoe zwaarder het hemellichaam, hoe meer snelheid je nodig hebt. Het lijkt alsof de drempel bij een zwart gat gewoon boven de lichtsnelheid ligt - en niets beweegt sneller dan licht. Het antwoord klopt, maar de reden niet: licht versnelt niet en verliest geen race.
De lichtsnelheid is altijd dezelfde. Niet die verandert, maar de ruimtetijd zelf: massa kromt die, en een lichtstraal volgt het rechtst mogelijke beschikbare pad - ongeveer zoals een vliegtuig 'rechtdoor' vliegt, maar op een kaart een boog volgt. Bij de zon is die afbuiging piepklein, maar ze is vaak gemeten.
Bij een zwart gat bereikt de kromming haar uiterste. Vlak boven de horizon ontsnapt een straal die recht omhoog is gericht nog, maar een straal onder een hoek stijgt op, buigt af en valt terug. Hoe dichter bij de horizon, hoe smaller deze ontsnappingskegel wordt; op de horizon zelf klapt hij dicht. Daaronder is er geen enkele richting die naar buiten leidt.
Komt niet hoger
Hoogte waar de straal boven de waarnemingshorizon uitkomt
Wat licht er dan op foto's van zwarte gaten op
In 2019 werd de eerste afbeelding getoond van de omgeving van een superzwaar zwart gat - in sterrenstelsel M87. Niet het gat zelf licht op, maar het gloeiend hete gas eromheen; een deel van de heldere ring bestaat uit stralen die in een boog om het gat heen gingen en ons toch bereikten. De donkere vlek in het midden is duidelijk groter dan de horizon zelf: ook stralen die er vlak langs gaan, buigen naar binnen.
Er is ook een overgangsgebied. Licht dat bijna bij de grens wordt uitgezonden, bereikt ons nog, maar uitgerekt: de golflengte groeit en fotonen komen steeds minder vaak aan. Een zaklamp die naar binnen valt, zou van buitenaf niet in één keer doven - hij zou roder en zwakker worden, tot hij helemaal verdwijnt.
Waar het beeld van een zwart gat meestal misgaat
Meestal zit het probleem in het woord 'opzuigen'. Van veraf trekt een zwart gat precies hetzelfde aan als elk hemellichaam met dezelfde massa: als de zon plotseling een zwart gat werd, zouden de banen van de planeten niet verschuiven - het zou alleen donker en koud worden. Pas vlak bij de horizon wordt alles bijzonder.
- Check het woord 'snelheid': bij de horizon beweegt licht net zo snel als hier.
- Check het woord 'wand': de horizon is een grens, geen oppervlak, dus er valt niets te raken.
- Check het woord 'licht op': op foto's licht het gas eromheen op, van achter de horizon komt niets.
- Check het woord 'zuigt op': van veraf trekt het gat als een ster met dezelfde massa.
Waarom kan licht niet ontsnappen achter de gebeurtenishorizon?
Wat verschijnt als een heldere ring op foto's van een zwart gat?
Bronnen
- Het mechanisme wordt beschreven door de algemene relativiteitstheorie: de Schwarzschild-oplossing (1916) en het begrip gebeurtenishorizon. De eerste afbeelding van de omgeving van het zwarte gat in sterrenstelsel M87 kwam van de Event Horizon Telescope-samenwerking, 2019
Volgende in de serie ‘Zwarte gaten’
2 artikelen volledig op de site, nog 3 in de app
