Als een lichtstraal altijd rechtdoor gaat, hoe kan ze dan worden opgeslorpt door een zwart gat als ze dit passeert?

Geert, 57 jaar
1 november 2021

Ik las in een antwoord het volgende: licht, elektro-magnetische straling heeft geen rustmassa.
De lichtstraal gaat gewoon rechtdoor. Echter zwaartekracht vervormt de ruimte, en al gaat de straal vanuit zijn eigen standpunt rechtdoor, van buiten gezien buigt de straal naar de massa die de zwaartekracht genereert toe.
Mijn vraag hierop: als een lichtstraal altijd rechtdoor gaat, hoe kan het dan worden opgeslorpt door een zwart gat als ze dit passeert?

Antwoord

U hebt het inderdaad goed gelezen: vanuit zijn eigen standpunt gaat het licht "rechtdoor" (als het niets tegenkomt, zie breking van het licht als het bv water tegenkomt of reflectie op een spiegel). Maar wat "rechtdoor" betekent, is volgens de relativiteitstheorie eerst eens te ... zien (letterlijk). Door de vervorming van de ruimte, zoals u zegt. Vaak wordt dit verbeeld als: hoe gaat een beestje rechtdoor als het een deken moet blijven volgen dat losjes op uw bed ligt? (ergens "het meest rechtdoor dat kan"). De vervorming van uw deken verbeeldt hier hoe massa's de ruimte vervormen.

Een zwart gat is dan een extreme vervorming van de ruimte: zo erg sterk vervormd dat het verbeeld kan worden als een maelstrom-achtige put in uw deken, waar het beestje gewoon verder en verder in zou vallen totdat het er niet meer uit kan. Anders gezegd, voor het licht: "rechtdoor" vanuit zijn eigen standpunt betekent dan in het zwart gat blijven ronddraaien.

(Erbij komt dan dat er atomen ezv zitten in het zwart gat, dus het licht komt eventueel dingen tegen waardoor het niet blijft doorgaan. Wat precies "in" een zwart gat gebeurt is nog onbekend. Maar dit doet er niet toe, eens het licht erin zit kan het niet meer weg.)

Reacties op dit antwoord

  • 11/11/2021 - Geert (vraagsteller)

    Vermits een foton geen massa heeft, kan ze niet door de zwaartekracht in het zwart gat terecht komen. Komt dit dan door de elektromagnetische kracht van een zwart gat?

  • 15/11/2021 - Alain (wetenschapper)

    Nu begrijp ik het misverstand. Neen het is geen elektromagnetische kracht. Een uitleg gaat als volgt (ietsje vereenvoudigd want "massa" zou eigenlijk ook een discussie waard zijn -- maar dit laat ik even staan): We zijn het gewoon om te zeggen, MijnVersnelling = Kracht / MijnMassa (1) Zwaartekracht = MijnMassa * Aantrekkingsveld (2) De twee samengenomen, krijgen we MijnVersnelling = Aantrekkingsveld: de massa verdwijnt, schijnbaar "magisch"; dus een lichte rots of een zware rots zouden, met dezelfde beginpositie en beginsnelheid, exact dezelfde baan volgen, ongeacht hun massa. Dit is duidelijk wat we ook zien. Daarmee staat open wat gebeurt met het combineren van formules (1) en (2) als MijnMassa=0. Ze zeggen zeker niet dat MijnVersnelling (bv naar het zwarte gat toe) ook nul zou zijn: misschien is de berekende kracht 0 in (2), maar je "deelt dan ook door 0" om de versnelling te berekenen in (1). Dus, zelfs volgens Newton-mechanica zou licht in principe wel kunnen worden gekromd door zwaartekracht; enkel als het oneindige snelheid had, zou een versnelling er niets aan kunnen doen, maar we weten dus dat lichtsnelheid eindig is. Om te weten hoeveel licht gekromd wordt door "zwaartekracht" (maar "kracht" noemen we dit dus niet graag...), is er een andere wet nodig dan (1), (2) die 0/0 geeft. Een inzicht van relativiteitstheorie is: We zouden niet moeten zeggen dat massa wordt aangetrokken door massa. Echter, massa's vervormen de ruimte (een zwart gat vervormt de ruimte dus heel sterk), en àlles beweegt dan volgens dezelfde paden in deze vervormde ruimte, enkel afhankelijk van begin-positie en -snelheid. Ook iets dat "Massa=0" heeft, gelijk fotonen, beweegt volgens zulke vervormde paden. Je kunt dit in feite zelfs meten (niet met blote ogen zien, het effect is te klein) met stralen van sterren die dichtbij de zon passeren en daar lichtjes gekromd worden: het schijnt alsof de verliggende ster beweegt. (Trouwens: de limiet voor MijnMassa=0 van de Newton Mechanica stemt niet overeen met observaties; Eddington in 1919 heeft precies met deze zon-ster test de relativiteitstheorie bevestigd.) DUS, of het nu een zware ster, een lichte steen, of een foton is: allemaal zouden ze, als ze dezelfde beginpositie en -snelheid hadden, hetzelfde traject volgen naar het zwart gat toe. Enkel omdat fotonen noodzakelijk sneller zijn (lichtsnelheid) bewegen ze er minder naartoe.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Zoek andere vragen

© 2008-2022
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen