Een laatste glimp aan de horizon

Er is nog nooit iemand uit teruggekomen, en het is niet denkbaar dat iemand dat ooit presteert. Zelfs licht komt er niet meer uit, vandaar ook de naam. Definitiever dan door het in een zwart gat te gooien kun je iets niet opruimen, zegt de natuurkunde.

Maar zeggen en zien is twee. Terwijl allerlei door de theorie voorspelde verschijnselen rond zwarte gaten al zijn waargenomen, en geen astronoom of fysicus meer twijfelt aan het bestaan van deze bijzondere hemellichamen, had niemand tot nu toe een blik kunnen werpen op die ultieme verdwijntruc. Een Amerikaanse sterrenkundige vermoedt dat het hem gelukt is. Hij maakte dat bekend op de deze week gehouden wintervergadering van de American Astronomical Society in San Diego, Californië.

Laat een gaswolk met een matig gangetje langs een zwart gat drijven en je kunt wachten op spektakel. Al dat gas gaat er om te beginnen in banen omheen draaien. Daarna verliest het gas een beetje snelheid door de onderlinge wrijving en zakt naar beneden. Terwijl het steeds sneller naar beneden valt, wordt het heet en begint het hevig te stralen: gewoon licht, ultraviolet licht, röntgenstraling.

En dan, zegt de theorie, is het opeens afgelopen. Het gas is de 'horizon' van het zwarte gat gepasseerd, en hoewel het nog steeds volop straalt zal niets, zelfs geen lichtsignaal, een waarnemer buiten het gat nog kunnen bereiken. En wat Nasa-onderzoeker J.F. Dolan betreft heeft die denkbeeldige waarnemer uit de theorie nu een naam: de zijne.

Een zwart gat heeft zijn horizon te danken aan zijn compactheid. Hoe dichter je bij een hemellichaam komt (gemeten naar het middelpunt ervan) des te sterker trekt het aan je, zo werkt de zwaartekracht nu eenmaal. Maar bijvoorbeeld bij de aarde kun je niet onbeperkt dichterbij komen: het oppervlak van de aarde zelf zit in de weg, terwijl er dan toch nog zesduizend kilometer te gaan is. Om bijvoorbeeld tot op zeshonderd kilometer van het middelpunt van de aarde te komen, met nog steeds de hele aarde beneden je om aan je te trekken, moet de planeet worden samengeperst tot een bol met die straal. Het is even een werk, maar dan heb je ook wat: eenmaal aangekomen op het oppervlak van die bol weeg je dan honderd keer zo veel als op de echte aarde.

Bij een zwart gat is zo'n verdichtingsproces tot zijn theoretische limiet doorgegaan, bijvoorbeeld toen van een grote ster de brandstof opraakte en het gas ervan de kans kreeg onder zijn eigen gewicht in elkaar te klappen. Een zwart gat is praktisch oneindig klein, je kunt er zo dichtbij komen als je maar wilt. En daardoor is het mogelijk dat ergens onderweg de zwaartekracht zo sterk wordt, dat zelfs het snelste dat de natuur kent, een lichtstraal, er niet meer tegenin kan. Die afstand heet de horizon.

Omdat ze geen licht kunnen uitzenden, gebeurt het waarnemen van zwarte gaten indirect. Bijvoorbeeld door de spectaculaire lichtshow van materie die om een zwart gat draait en er langzaam in valt. En ook door aan de hand van die lichtshow te berekenen hoe zwaar het zwarte gat is en hoeveel ruimte er binnen het er omheen draaiende gas voor lijkt te zijn. Een eenvoudig sommetje levert dan op hoe geconcentreerd de massa van het centrale hemellichaam waar het gas omheen draait, op zijn minst moet zijn. Als die concentratie hoger is dan zelfs die van atoomkernen, dan kan het voorwerp onmogelijk uit gewone materie bestaan. En dan, zeggen de astronomen, blijft alleen het zwarte gat als mogelijkheid over.

En toch zou het een geruststelling zijn als nu eens echt waargenomen zou kunnen worden hoe materie de horizon passeert. Volgens Joseph Dolan van het Goddard Space Flight Center van de Nasa is dat waarschijnlijk gelukt: in oude waarnemingen van de Hubble ruimtetelescoop aan het object Cygnus XR-1. In de straling van het object, een voorbeeld van de lichtshow die in een zwart gat vallende materie veroorzaakt, vond hij twee flitsen ultraviolet licht die plotseling uitdoofden. En die uitdovingen verliepen precies op de manier zoals de theorie dat voorspelt voor een mini-wolk van heet gas die, terwijl hij pijlsnel om het zwarte gat heen draait, de horizon passeert.

Helemaal zeker is hij overigens nog niet van zijn zaak. De twee flitsen heeft hij gevonden in een grote voorraad waarnemingen die de Hubble telescoop al in 1992 deed. De kans is niet heel groot, maar ook niet te verwaarlozen dat die twee flitsen alleen maar toevallig lijken op gaswolkjes die de horizon passeren. De Hubble moet voor de zekerheid dus nog maar eens gaan kijken naar wat je niet kunt zien.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden