Kan Er Iets Ontsnappen Uit Een Zwart Gat?

{h1}

Het zwakke schijnsel dat door zwarte gaten wordt uitgezonden, wordt hawking-straling genoemd. Het is gemaakt van deeltjes die zijn ontsnapt door quantum-tunneling.

Zwarte gaten zijn de zwartste dingen in het universum. Vanwege hun enorme, ruimte-buigende zwaartekracht, wordt alles wat erin valt meteen uit elkaar gescheurd en verloren. Wetenschappers hebben nog nooit een zwart gat gezien, omdat niets, zelfs geen licht, aan hen kan ontsnappen.

Nou ja, bijna niets.

Hier op aarde leren studenten van kwantummechanica op beginnersniveau dat in de subatomaire wereld geen barrière onoverkomelijk is. Elementaire deeltjes (zoals fotonen en elektronen) zijn niet als springkussenballen die, als ze tegen een muur worden gegooid, eraf stoten; ze lijken meer op spoken. Barrières zorgen ervoor dat deze spookachtige deeltjes blijven meestal binnen een bepaald gebied, maar af en toe gaan de deeltjes er dwars doorheen. Dit vreemde gedrag wordt 'quantum tunneling' genoemd, en zelfs zwarte gaten zijn er niet immuun voor.

Uit gaten kruipen

Volgens Andew Hamilton, een astrofysicus aan de Universiteit van Colorado, is de horizon van een zwart gat een onoverkomelijke barrière voor mensen zoals wij mensen en, inderdaad, al het andere dat groter is dan een atoom. Maar af en toe slaagt een subatomair deeltje er doorheen. Er wordt dus aangenomen dat alle zwarte gaten een ongelooflijk vage glimp van dingen uitzenden, genaamd "Hawking-straling" naar Stephen Hawking, de natuurkundige die voor het eerst zijn bestaan ​​theoretiseerde in de jaren zeventig.

"Klassiek is er geen manier dat straling uit een zwart gat zal ontsnappen," vertelde Hamilton aan Life's Little Mysteries. "Binnen de horizon valt de ruimte sneller dan het licht, dus er kan niets uitkomen zonder sneller dan het licht de andere kant op te reizen." Maar kwantummechanisch is er een mogelijkheid dat iets van binnen uit kan tunnelen. "

Dit vereist echter zeer speciale voorwaarden.

Naast kwantumtunneling, laat de kwantummechanica deeltjes willekeurig in het bestaan ​​verschijnen. In feite zijn zulke "kwantumfluctuaties" de hele tijd gaande: deeltje-antideeltje-paren komen spontaan voort uit het vacuüm van de ruimte (en vernietigen elkaar gewoonlijk onmiddellijk).

Om een ​​deeltje uit een zwart gat te laten ontsnappen, moet er een quantumfluctuatie plaatsvinden nabij de rand van een zwart gat. Wanneer dit gebeurt, zal soms een deeltje wegtikken voordat de vernietiging kan plaatsvinden. Zijn partner wordt onmiddellijk "gespikkeld" door het langwerpige zwarte gat terwijl het naar het midden stuift.

Om deze dramatische scheiding te laten plaatsvinden, moeten de deeltjes geproduceerd in de kwantumfluctuatie zeer lange golflengten hebben. Hoe vreemd het ook klinkt, de kwantummechanica zegt dat alle deeltjes, zoals we ze gewoonlijk noemen, ook golven zijn, en dus hebben ze golflengten die de afstand tussen hun opeenvolgende pieken beschrijven. Hoe langzamer een bepaald deeltje / een bepaalde golf beweegt, hoe langer de golflengte.

Deeltjes die worden geproduceerd door kwantumfluctuaties en die "golflengten hebben die vergelijkbaar zijn met de grootte van het zwarte gat, kunnen eruit tunnelen", zei Hamilton. "Dit komt omdat ze niet kunnen worden gelokaliseerd, ze zijn wazig." Om de eerdere analogie te gebruiken, zijn deze deeltjes vooral geestachtig. Hun enorme golflengten maken hen vrij om rond te dwalen in domeinen die zich uitstrekken voorbij de grens van het zwarte gat.

"Hawking-straling heeft een karakteristieke golflengte die vergelijkbaar is met de grootte van de horizon van het zwarte gat", zei Hamilton. In het geval van het zwarte gat dat zich in het centrum van ons Melkwegstelsel bevindt, hebben deeltjes die daaruit tunnelen golflengten die ongeveer 14 keer de straal van onze zon zijn. Voor superzware zwarte gaten moeten deeltjes een golflengte van miljarden zonnen hebben om uit te tunnelen. [Oneindigheidssymbool gevonden op het midden van de Melkweg]

Verduister dim

Zoals je misschien al geraden hebt, zijn er niet heel veel deeltjes die voldoen aan de criteria die vereist zijn om aan zwarte gaten te ontsnappen.

Zelfs de helderste gaten (die de kleinste zijn, omdat deze minder zwaartekracht hebben en dus meer deeltjes laten ontsnappen) zijn "behoorlijk verdomd zwak", zei Hamilton. De Hawking-straling van een klein zwart gat van 30 zonnestralen is slechts één miljard triljoen biljoenste zo helder als een gloeilamp van 100 watt.

Deze straling wordt volledig overspoeld door licht van andere heldere objecten in de ruimte, en dus zijn wetenschappers nog niet in staat om Hawking-straling te detecteren. Desondanks zijn ze er zeker van dat het bestaat. "Hawking-straling wordt beschouwd als een van de meest robuuste voorspellingen van kwantumzwaartekracht", zei Hamilton.

  • 6 alledaagse dingen die vreemd in de ruimte gebeuren
  • The Mysterious Physics of 7 Everyday Things
  • Top 3 vragen die mensen stellen aan een astrofysicus (en antwoorden)

Volg Natalie Wolchover op Twitter @nattyover. Volg Life's Little Mysteries op Twitter @llmysteries en doe met ons mee Facebook.


Video Supplement: Wat gebeurt er in een zwart gat?.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com