Wat gebeurt er als een ster een zwart gat wordt?
Wanneer een zware ster aan het eind van zijn levenscyclus komt, eindigt dit vaak in een spectaculair en dramatisch proces. Afhankelijk van de massa van de ster, zal deze ofwel eindigen als een witte dwerg, een neutronenster of, in het geval van de zwaarste sterren, een zwart gat. Dit roept bij veel mensen de vraag op: wat gebeurt er precies in dit proces waarbij een ster verandert in een zwart gat?
De levenscyclus van een ster
Hoe begint het leven van een ster?
Een ster ontstaat uit een gas- en stofwolk, ook wel een nevel genoemd. Onder invloed van zwaartekracht begint het materiaal samen te klonteren, wat zorgt voor stijgende temperaturen en druk. Als de temperatuur hoog genoeg wordt, begint waterstof te fuseren tot helium in de kern – de ster begint te 'branden'.
Wat gebeurt er als de brandstof opraakt?
Uiteindelijk raakt de waterstof op in de kern, en de ster begint andere elementen te fuseren, afhankelijk van zijn massa. Kleine sterren stoppen relatief vroeg en veranderen in witte dwergen. Zwaardere sterren gaan door tot ijzer, want fusie van ijzer kost energie in plaats van dat het energie oplevert. Op dit punt is het einde nabij.
De ster stort in
De rol van zwaartekracht
Als er niet langer genoeg energie wordt geproduceerd in de kern om de zwaartekracht tegen te werken, stort de kern van de ster ineen. Dit gebeurt enorm snel, in een kwestie van seconden. Voor een bijzonder zware ster betekent dit dat zelfs de degeneratiedruk van neutronen de zwaartekracht niet kan tegenhouden.
Het ontstaan van een zwart gat
Wanneer de massa van de overgebleven kern na de supernova-explosie groot genoeg is – typisch meer dan ongeveer drie keer de massa van onze zon – zal deze blijven instorten tot een punt met een oneindig hoge dichtheid: een zwart gat. Rond dit punt bevindt zich een grens genaamd de waarnemingshorizon, waarbinnen niets aan de zwaartekracht kan ontsnappen, zelfs geen licht.
Wat gebeurt er daarna?
Na de vorming van het zwarte gat blijft het een onzichtbare maar extreem invloedrijke speler in zijn omgeving. Alles wat binnen de waarnemingshorizon komt, wordt opgeslokt. Zwarte gaten kunnen samensmelten met andere zwarte gaten en materiaal uit hun omgeving opslurpen. Dit leidt soms tot enorme energiestoten die we op aarde als zwaartekrachtsgolven detecteren.
Waarom is dit belangrijk?
Het proces van stervende sterren die zwarte gaten worden, helpt wetenschappers de wetten van de natuurkunde onder extreme omstandigheden te testen. Het geeft inzichten in zwaartekracht, ruimte en tijd zoals we die nog niet volledig begrijpen. Bovendien zijn zwarte gaten belangrijk in het vormen en beïnvloeden van sterrenstelsels, waaronder ons eigen Melkwegstelsel.
