Waarnemen van zwarte gaten

Zwarte gaten kunnen per definitie niet rechtstreeks worden waargenomen. Ze kunnen hun aanwezigheid echter wel verraden door wat er zich in hun onmiddellijke buurt afspeelt.

Accretie van materie

Als er rond het zwarte gat materie aanwezig is, zal die een accretieschijf vormen. De materie daarin valt in een spiraalvormige beweging naar het zwarte gat toe en wordt daarbij steeds heter. Ongeveer 40% van de massa in die accretieschijf kan worden omgezet in(vooral X- of röntgen- )straling. (Ter vergelijking: in kernfusiereacties wordt slechts 1% van de massa in energie omgezet.) Vaak ziet men ook dat dwars op de accretieschijf relativistische jets van materie worden uitgestoten die een groot deel van de energie met zich meevoeren. Dit bijzonder energierijke fenomeen verraadt vaak de aanwezigheid van een zwart gat. Dit is in het bijzonder het geval voor de kernen van quasars en andere actieve kernen van sterrenstelsels, en – op kleinere schaal – voor zwarte gaten die deel uitmaken van een dubbelstersysteem.

De materie die door het zwarte gat wordt aangezogen, vormt een accretieschijf die een intense straling uitzendt.

Dubbelstersystemen

Als een van de componenten van een dubbelstersysteem een zwart gat is, kan er materie van de andere component(en) naar het zwarte gat vloeien en daarrond een accretieschijf vormen die sterke X-straling uitzendt. De detectie daarvan geeft echter nog geen absolute zekerheid dat het om een zwart gat gaat. Het zou ook om een zware neutronenster kunnen gaan. Door toepassing van de wetten van Kepler kan men echter uit de baanparameters van de zichtbare componenten van het dubbelstersysteem de massa van het kandidaat-zwart gat berekenen. Als die veel groter is dan de maximale massa die een neutronenster kan hebben alvorens in te storten tot een zwarte gat, krijgen we wel de gewenste zekerheid. De allereerste sterke kandidaat voor een zwart gat, Cygnus X-1, werd op deze manier ontdekt in 1972.

Een dubbelstersysteem met een zwart gat. Materie van de zichtbare component wordt aangetrokken door het zwarte gat en vormt daarrond een accretieschijf.

Niet-actieve kernen van sterrenstelsels

Wanneer een zwart gat niet actief is omdat er geen noemenswaardige hoeveelheden materie in zijn buurt is, vormt er zich ook geen accretieschijf en doen zich de energierijke verschijnselen die daarmee gepaard gaan niet voor. Dit is bijvoorbeeld het geval voor het zwarte gat in het centrum van ons Melkwegstelsel. Gelukkig bevinden er zich relatief dicht bij dat zwarte gat sterren die er heel snel omheen draaien. Zoals in dubbelstersystemen, kunnen we daaruit de centrale massa bepalen. Als die voldoende groot is voor het volume begrensd door de sterren in kwestie, kan die enkel worden toegeschreven aan een zwart gat.

De omwenteling van enkele sterren rond het zwarte gat in de kern van het Melkwegstelsel

Gravitatielenzen

Sterke massaconcentraties zoals een zwart gat kunnen licht doen afbuigen en als een lens werken. Deze techniek kan ook worden gebruikt om meer te leren over de massa en de uitgestrektheid van de lens en zo indirect tot de conclusie leiden dat de lens een zwart gat is.

Een zwart gat schuift voor een sterrenstelsel langs en fungeert daarbij als gravitatielens.

 

Het principe van een gravitatielens en een elliptisch reuzengalaxie in het hart van een cluster van sterrenstelsels fungeert als een gravitatielens.

Is er iets onduidelijk? Heb je een fout gevonden? Mail ons!