Het heelal

Laten we beginnen gewoon bij het begin. Het begin van het heelal begint bij de oerknal, de Big Bang, genoemd. Tenminste dat is wat tegenwoordig wordt geaccepteerd. Maar hoe ontstaat dan zo'n oerknal. Laten we gelijk een fabel uit de wereld helpen dat het heelal vacuüm is. Het heelal is nooit vacuüm geweest het zit vol met waterstofmoleculen. In de tijd van de oerknal bevatte het heelal hoofdzakelijk fotonen, elektronen en neutrino's, en een paar protonen en neutronen. We kunnen terug in de tijd tot vlak voor de oerknal. Een seconde na de oerknal was de temperatuur van het heelal zo'n 10 miljard graden. Op het moment van de oerknal was het heelal oneindig heet. Dit komt mede door dat alle deeltjes in het heelal met zeer hoge snelheid op elkaar botsten. Direct na de oerknal begon het heelal uit te dijen en af te koelen. Binnen enkele minuten was het heelal al zoveel afgekoeld dat er andere elementen beginnen te vormen. Binnen een paar uur zijn er veel van die "nieuwe" elementen in het heelal gemaakt, daarna is het heelal ongeveer een miljoen jaar blijven uitdijen en afkoelen zonder dat er teveel is gebeurd. Na die miljoen jaar was de temperatuur in het heelal een paar duizend graden, waardoor er atomen zijn gevormd. Het heelal is gewoon door gegaan met uitdijen en afkoelen, alleen in de gebieden die iets dichter waren dan het gemiddelde werd de uitdijing afgeremd door de extreme aantrekking van de zwaartekracht. Hierdoor kwam de uitdijing tot stilstand en begonnen deze gebieden in te storten. Terwijl deze gebieden begonnen in te storten kan de aantrekkingskracht van de materie in die omgeving ervoor hebben gezorgd dat ze enigszins begonnen te roteren. Hoe kleiner het gebied kleiner werd na de instorting des te sneller ze zijn gaan roteren. Toen het voldoende klein was en het snel genoeg hebben rond getold kon het tegenwicht bieden aan de aantrekking van de zwaartekracht. En zo zijn we aangekomen bij de vorming van de eerste sterrenstelsels. 

Ook de zin "niets kan sneller dan het licht voortbewegen" gaat nu even niet op. Het heelal dijt sneller uit dan het licht kan bijhouden. En dat is in ons geval maar goed ook want als een seconde na de oerknal de uitdijingssnelheid zelfs maar maar een honderdduizend biljoenste kleiner was geweest, zou het heelal weer zijn ingestort voor het de huidige omvang had bereikt. Dit heeft alles te maken met de zwaartekracht die het heelal zou afremmen. Omdat het heelal sneller uitdijt dan het licht kan niets of niemand de uitdijing stoppen. 

Het bovenste geschreven artikel is gebaseerd op een open heelal systeem, nu is er ook een theorie over een gesloten heelal systeem, in dit systeem komt het heelal op een gegeven moment wel tot stilstand en stort in wat wij dan de grote eindkrak noemen. Alles stort in tot een singulariteit. Een singulariteit is een punt met een oneindig klein volume en oneindig grote dichtheid. In een singulariteit houdt de tijd en ruimte op te bestaan en werken de natuurkundige wetten niet meer.

Hiermee zeggen we dus ook gelijk, het heelal heeft een begin en een eind. In 1823 werd dit al in een artikel geschreven door WIlhelm Olbers. Deze astronoom had bedacht als het heelal eeuwig oud zal zijn en dus oneindig, het oog in iedere richting waarin we kijken op het oppervlak van een ster zou stuiten. In dit geval mogen we verwachten dat heel de hemel zo helder was als de zon, ook in de nacht. Het licht zou gedimd kunnen worden door de absorptie van tussenstof, maar in dat geval zou de tussenstof geleidelijk aan zozeer worden opgewarmd dat zij uiteindelijk even helden zou gloeien als de sterren. Dit is duidelijk niet het geval dus zouden sterren niet altijd hebben geschenen, maar dat hun licht was aangegaan op een bepaald moment in het verleden.

Op dit moment weten we dat het heelal minstens 93 miljard lichtjaar breed is. Hoe groot het echt is, en wat daarachter ligt? Er is nog niemand die dat weet.

Zwarte gaten

Om te kunnen begrijpen hoe een zwart gat kan ontstaan, zullen we eerst iets af moeten weten van de levenscyclus van een ster. Over hoe een ster wordt gevormd kun je lezen in de pagina over sterren. Maar om in het kort nog even snel een uitleg te geven, een ster wordt gevormd door een grote hoeveelheid gas, meestal waterstof, onder invloed van de werking van zwaartekracht begint in te storten. De kern van de ster wordt zodanig heet dat waterstof omgezet wordt in helium. Op een gegeven moment zal de waterstof in de ster, en de andere nucleaire brandstof, opraken. Zodra een ster gebrek aan brandstof krijgt, koelt de ster af en trekt samen. Wat er dan met zo'n ster kan gebeuren heeft uiteindelijk ernstige gevolgen voor sterren met een grote massa. De ster explodeert als een supernova en de kern stort in als een zwart gat.

De zwaartekracht van een zwart gat is enorm. Ze zeggen dan ook niet voor niets, zelfs licht kan niet ontsnappen. Dit heeft te maken met de ontsnappingssnelheid van het zwarte gat. De ontsnappingssnelheid van de aarde is 11,2 km/s, ongeveer 40.000 km per uur. Met deze snelheid ontsnap je aan de zwaartekracht van de aarde en vlieg je de ruimte in. Voor een zwart gat geldt er een andere snelheid, dit is ongeveer 300.000 km/s, het snelheid van het licht heeft een snelheid die daar net onder ligt, dus ook het licht kan niet ontsnappen aan de zwaartekracht van een zwart gat. Rondom een zwart gat is de waarnemingshorizon, dat een denkbeeldig oppervlak dat als grens fungeert. De aanwezigheid van een zwart gat kan worden afgeleid uit de interactie met andere materie, zoals zichtbaar licht. Materie dat langs een zwart gat beweegt kan zich ook vormen tot een duidelijke accretieschijf. Dit is een schijf rondom het zwarte gat waarin gas en stof uit de omgeving zich ophoopt. Het binnenste van deze schrijf is zo heet dat het oplicht en wat wij dan weer kunnen waarnemen. Zwarte gaten kunnen via een quantumeffect straling uitzenden waardoor ze langzaam verdampen. Deze straling wordt ook wel de Hawkingstraling genoemd.

Wat als de zon een zwart zou worden, en wij nog steeds op aarde zijn. Een zwart gat met een enorme zwaartekracht zou de aarde en alle planeten natuurlijk gelijk opslokken... nou... niet helemaal...het zou op aarde altijd donker zijn, want uit een zwart gat kan geen licht ontsnappen dus het licht rijkt ons niet meer, voor de rest zouden wij er niks van merken, de massa blijft gewoon hetzelfde, dat betekend dat de aarde en alle andere planeten gewoon zijn rondjes blijven draaien dit keer niet om de zon, maar om het zwarte gat.

Zwart gat

©leerastronomie.nl

We hebben je toestemming nodig om de vertalingen te laden

Om de inhoud van de website te vertalen gebruiken we een externe dienstverlener, die mogelijk gegevens over je activiteiten verzamelt. Lees het privacybeleid van de dienst en accepteer dit, om de vertalingen te bekijken.