Kan een zwart gat een bewoonbare planeet hebben?

KIJK-redactie

2020-05-21 11:29:00

superzwaar gat

Overleven nabij een zwart gat is knap lastig. Toch berekenden sterrenkundigen de kans dat een leefbare planeet om zo’n monstergat draait.

Wij associëren zwarte gaten vooral met de dood. Val ernaartoe en op een gegeven moment worden je hoofd en je voeten met een enorme kracht uit elkaar getrokken. En zelfs als je die kosmische marteling zou overleven (wat niet zo is), dan tuimel je onherroepelijk naar het centrum van het gat, waar alles wat erin belandt tot één enkel punt wordt samengeprakt. En dat betekent sowieso het meest drastische einde van je bestaan dat maar te verzinnen is.

Toch kan een zwart gat ook een plek bieden aan leven, becijfert de Tsjechische sterrenkundige Pavel Bakala samen met twee van zijn collega’s in een recent artikel. Althans: er zijn planeten denkbaar die rond deze angstaanjagende monsters cirkelen waar in theorie iets op zou kunnen rondkruipen.

Lees ook:

Energieprobleem

Het is niet de eerste keer dat Bakala zich op zo’n vraag stort. In 2016 rekende hij samen met twee andere collega’s al aan zwart-gat-planeten, geïnspireerd door de sciencefictionfilm Interstellar (zie KIJK 4/2016). In zijn nieuwe artikel gaat hij op zoek naar het antwoord op de vraag: onder welke voorwaarden heeft zo’n planeet een temperatuur die vloeibaar water toelaat?

De achterliggende vraag is daarbij: hoe komt zo’n planeet überhaupt aan zijn energie? Van het enorme zwarte gat aan de hemel hoef je niet veel te verwachten. Redding komt dan van de zogenoemde kosmische achtergrondstraling, oftewel: het ‘nagloeien’ van de oerknal, die 13,8 miljard jaar geleden het ontstaan van het heelal markeerde. Helaas is die straling inmiddels afgekoeld tot -270 graden Celsius. Daar heb je dus weinig aan als je een planeet wilt waar het, zeg, een behaaglijke 20 graden is.

Maar een planeet die een baan rond een zwart gat beschrijft, kan wel degelijk worden opgewarmd door de kosmische straling. Daar is de zwaartekracht namelijk zo extreem sterk dat de golflengte van deze straling wordt samengedrukt – en hoe korter de golflengte, hoe ‘heter’ de straling. Bovendien beweegt zo’n planeet met bijna de lichtsnelheid rond het gat.

Dat zorgt ervoor dat de kosmische achtergrondstraling niet van alle kanten lijkt te komen, zoals bij ons, maar wordt samengebald in één punt. Als je op zo’n planeet staat, zie je daardoor een fel minizonnetje aan de hemel. (Tenminste, dat zou je zien als je aandacht niet volledig in beslag werd genomen door het gapende zwarte gat ernaast, dat wel 40 procent van de hemel kan beslaan.)

superzwaar gat
Alleen als een zwart gat minimaal 37 keer zo zwaar is als het zwarte gat in het centrum van de Melkweg wordt een planeet die er vlakbij staat niet gelijk aan stukken gescheurd. Het zwarte gat in het centrum van dit sterrenstelsel, M105, voldoet nét aan die voorwaarde. © C. SARAZIN ET AL./HUBBLE/ESA/NASA

Superzwaar gat

Nu werkt het bovenstaande niet bij zomaar elk zwart gat. Wil de kosmische achtergrondstraling een planeet in dezelfde mate verwarmen als de zon dat bij de aarde doet, dan moet die planeet heel dicht bij het gat staan. Alleen daar is de zwaartekracht die het gat op de planeet uitoefent sterk genoeg en de snelheid van de planeet hoog genoeg. Bij een ‘gewoon’ zwart gat is een voldoende nauwe, stabiele planeetbaan echter niet mogelijk. Daarvoor is een zwart gat nodig dat om zijn as tolt – en wel met een snelheid die maar een fractie onder de hoogst mogelijke snelheid ligt, zo blijkt uit simulaties van Bakala en collega’s.

Daarnaast moet het een heel zwaar zwart gat zijn. Om precies te zijn: minstens 37 keer zo zwaar als het zwarte gat in het hart van ons sterrenstelsel, de Melkweg – dat zelf 4 miljoen keer zoveel weegt als onze zon. De reden: bij een licht zwart gat wordt een planeet al een eind buiten het gat uit elkaar getrokken. Maar als je zo’n gat maar zwaar genoeg maakt, kun je een planeet er voldoende dichtbij neerzetten zonder dat hij gelijk aan stukken wordt gescheurd.

Laten we even aannemen dat we een superzwaar, supersnel rondtollend zwart gat hebben, vergezeld van een aarde-achtige planeet op precies de juiste afstand, waar ook nog eens water te vinden is. Is dat dan een veilige broedplaats voor leven? Niet echt.

“Alle astronomische objecten in de buurt van het zwarte gat bewegen met een snelheid die de lichtsnelheid benadert”, legt Bakala uit. “En als bijvoorbeeld een asteroïde met zo’n snelheid op een planeet botst, zal dat catastrofale of zelfs fatale gevolgen hebben voor alle leven op die planeet.” Wil je dat je planeet miljarden jaren lang verschoond blijft van zulke botsingen, dan moet de omringende ruimte dus extreem leeg zijn.

Te weinig tijd

Een ander, nog nijpender probleem waar zo’n planeet mee te maken krijgt, houdt verband met de eerdergenoemde kosmische achtergrondstraling. Niet alleen is die bizar koud, hij koelt ook nog steeds af – en op een gegeven moment is hij daardoor te koud geworden om de planeet nog te kunnen verwarmen. Gelukkig duurt dat afkoelen miljarden jaren.

Dat wil zeggen: voor óns. Zoals de film Interstellar al liet zien, verloopt de tijd vlak bij een zwart gat anders dan een eindje ervandaan. Dit betekent dat een periode die in de beleving van ons aardbewoners 6 miljard jaar duurt op een zwart-gat-planeet na grofweg een paar miljoen jaar voorbij is. En dat is wel erg weinig tijd voor leven om te ontstaan. Laat staan om te evolueren tot een intelligente soort.

Deze Far Out staat ook in het zomernummer van KIJK.

Tekst: Jean-Paul Keulen

Bronnen: The Astrophysical Journal, arXiv.org

Meer informatie:

Openingsbeeld: In de film Interstellar bezoeken de hoofdpersonen een planeet die een baan rond een superzwaar zwart gat beschrijft. Zou zo’n wereld inderdaad geschikt voor leven kunnen zijn? © Paramount Pictures

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK! 







Podcast KIJK en luister via JUKE



Meer Artikelen