Tijd om weer wat te leren
Afbuiging van licht rond een zwart gat
In 2019 maakte de Event Horizon Telescope een opname van het supermassieve zwarte gat M87 op 55 miljoen lichtjaar (oef!) van ons verwijderd. Hieronder zie je de opname in kwestie:
bron afbeelding: Event Horizon Telescope collaboration et al.
Maar wat zien we nu eigenlijk op die opname? Wat is die zwarte schaduw in het midden? Daarvoor moeten we wat terminologie opfrissen:
- De singulariteit is een punt met een oneindig klein volume en een oneindig grote dichtheid en met een hele sterke kromming van de ruimtetijd. De singulariteit bevindt zich in het midden van het zwarte gat.
- Wanneer licht te dicht bij de singulariteit komt kan het niet meer onstnappen. Dit bolvormige gebied (waaruit licht niet meer kan ontsnappen) noemen we waarnemingshorizon (Engels: 'event horizon') - vandaar de toepasselijke naam van de telescoop waarmee de opname hierboven werd gemaakt.
- De waarnemingshorizon is een bol en zoals het elke bol betaamt heeft die ook een straal: de Schwarzschildstraal doorgaans voorgelsteld met het symbool Rs.
Eenvoudig samengevat: een zwart gat is een waarnemingshorizon met straal Rs en in het midden een punt met oneindige dichtheid: de singulariteit.
Klaar? In de simulatie kunnen we zien dat het zwarte gat zo massief is dat het de ruimtetijd sterk verbuigt en dus ook het licht. Licht probeert wel in een rechte lijn te bewegen maar wanneer de ruimtetijd gekromd is kan licht niet anders dan die kromming volgen. Die kromming is zelfs zo sterk dat een deel van het licht aan de achterkant van het zwarte gat belandt.
In de simulatie is de rechte lijn tussen Peetje en de singulariteit is de donderroze stippellijn. Licht dat op deze lijn naar de singulariteit beweegt belandt onherroepelijk in de waarnemingshorizon.
Ook licht dat wat verder van deze as beweegt komt met een boogje in de waarnemingshorizon terecht, maar hoe verder van de as, hoe groter dit boogje is. Tot uiteindelijk op 2,6 keer de Schwarzschildstraal licht niet meer in de waarnemingshorizon belandt maar enkel afgebogen wordt.
| Licht op minder dan 2,6 keer de Schwarzschildstraal belandt binnen de waarnemingshorizon. Nu kunnen we geen licht zien dat in de waarnemingshorizon terecht komt en dat is de schaduw die we op de opname zagen: een schijf met als straal 2,6 x Rs. |
Afbuiging van licht rond een zwart gat
simulatie © 2023 Bart Van Bossuyt