Zwarte Gaten Prof dr Paul Groot Afdeling Sterrenkunde

Zwarte Gaten Prof. dr. Paul Groot Afdeling Sterrenkunde Radboud Universiteit Nijmegen

Overzicht: • Wat is een zwart gat? • Bizarre effecten rond een zwart gat • Waar vinden we zwarte gaten? • Is een zwart gat werkelijk zwart?

Een zwart gat: ‘Een zwart gat is een object waarbij de ontsnappingsnelheid hoger is dan de lichtsnelheid (vesc > c = 300 000 km/s)’ Een zwart gat kan elke massa hebben!

Een zwart gat: Correcte beschrijving van ruimte en tijd rond een zwart gat: algemene relativiteistheorie Albert Einstein Correcte beschrijving van natuurwetten binnen een zwart gat: ? ? ?

Ontsnappingsnelheid: nodig om los te komen van een object = vrije valsnelheid op een object ,

Ontsnappingsnelheid: een combinatie van de straal en de dichtheid van een object vesc (Aarde) = 11 km/s vesc (Zon) = 600 km/s vesc (NS) = 0. 5 c

Een zwart gat Wanneer is de ontsnappingsnelheid c ? Rsch = Schwarzschild straal

Een zwart gat Grootte van de Schwarzschild straal: Voor : M = 1 Mzon M = 1 Maarde M = 1 Mmens : Rsch = 3 km : Rsch = 9 mm : Rsch ~ 1 x 10 -25 m

De Schwarzschild straal Wat is de Schwarzschild straal? Dit is een informatie-barriere: informatie kan wel van buiten naar binnen, maar niet andersom Rsch = ‘Event horizon’ Rsch Wel er in, niet eruit

Fysische effecten Rood verschuiving: een foton verliest energie op weg naar buiten Fotonen Deeltjes R 2 Erin: energiewinst Eruit: energieverlies Golflengte wordt langer: roodverschuiving

Fysische effecten Ultieme roodverschuiving Als: Getijde krachten: Het verschil in aantrekkingskracht over twee kanten van een object F 1 F 2

Fysische effecten Voor een zwart gat: getijdekrachten trekken je uit elkaar

Fysische effecten Stabiele banen rond een zwart gat? Ver weg: ja! In de limiet gaat Algemene Relativiteits Theorie naar Newtoniaanse zwaartekracht Heel dichtbij: nee: gevolg van ART Laatste stabiele baan: R 2 = 3 Rsch

Fysische effecten Zwart gat heeft geen ‘haar’: • Alleen massa en een rotatiesnelheid • Geen lading en geen magneetveld

Hoe zien we een zwart gat? We zien een zwart gat door gas/object dat er omheen beweegt

Hoe zien we een zwart gat? We zien een zwart gat door gas/object dat er omheen beweegt

Waar vinden we zwarte gaten In dubbelstersystemen: In centra van sterrenstelsels:

Ook in de Melkweg? Ja!

Ook in de Melkweg? Ja! Mbh ~ 4 miljoen Zonsmassa’s

Hoe maken we zwarte gaten? • In de Big Bang (alle massa’s mogelijk) • In Supernova explosies • Door botsingen van zwarte gaten

Kunnen we dit zien? • Misschien: electromagnetisch • Zeker: in zwaartkrachtstraling

Zijn ze echt zwart? Niet helemaal: Hawking straling Anti-deeltje Uiteindelijk (τHawking >> τhubble) kan het zwarte gat verdampen