De vorige week verscheen er een foto van een zwart gat. Een mooie sprekende foto. Zwarte gaten kun je per definitie niet zien. Toch zie je hier een foto met een zwart centrum en daaromheen een gebied dat er niet overal hetzelfde uitziet. Dat omgevingsgebied kun je blijkbaar wel zien. De foto is gemaakt door de beelden van veel telescopen die exact op elkaar waren afgesteld te combineren. En door dan van alle data een combinatie te maken en daar weer een kleurenplaatje van te maken krijg je niet alleen als leek een beeld, maar volgens de berichten ook iets waar wetenschappers van alles uit kunnen afleiden.

Ik heb enkele maanden geleden het laatste boek van Stephen Hawking gelezen, samengesteld uit artikelen waar hij voor zijn  dood een jaar geleden nog mee bezig was en die nu gebundeld zijn. Een hoofdstuk gaat over zwarte gaten. Als je dat leest kom je er al snel achter dat je, zelfs wanneer je een bèta-iemand bent zoals ik, echt wel natuurkunde gestudeerd moet hebben om het te kunnen volgen. Toch kreeg ik een idee van hoe het werkt.

Het begint met aantrekkingskracht. Ik gooi een bal omhoog en hij valt terug op aarde. Ik schiet een kanonskogel omhoog en hij valt terug op aarde. Ik schiet een raket met een bepaalde snelheid omhoog en hij valt niet terug op aarde, sterker nog, ik kan hem als een satelliet om de aarde, de maan, of Mars laten draaien. Als de snelheid, de zogenaamde ontsnappingssnelheid, maar groot genoeg is. Op aarde is de ontsnappingssnelheid veel groter dan op de maan. Daar is veel minder energie nodig om weg te komen. De zwaartekracht is er veel kleiner. De zwaartekracht op de zon is honderden keren zo sterk als die op aarde.

Om de aarde draait de maan, de aarde draait om de zon, en de zon draait om de kern van ons melkwegstelsel. Zwaartekracht kan dus nog werkzaam zijn op zeer grote afstanden, mits de snelheid van de bewegende lichamen maar groot genoeg is. We kijken dan feitelijk naar al deze hemellichamen en hun positie in het verleden. De dichtstbijzijnde sterren zijn al gauw enkele lichtjaren verwijderd, en de kern van ons melkwegstelsel is duizenden lichtjaren verwijderd.

• Wat is een zwart gat? Als er een object bestaat dat zo zwaar is dat zelfs een foton, een lichtdeeltje, niet snel meer genoeg is om te ontsnappen, dan vallen al die fotonen terug op dat object. Het licht is niet meer in staat om weg te komen, we kunnen niets zien van het object. We hebben dan een zwart gat.
• Hoe ontstaat een zwart gat? Het moet gaan om een extreem zwaar object. Dat gebeurt als een ster aan het einde van haar leven is. Althans als de ster groot genoeg is. Helium en waterstof zijn opgebrand, de ster gaat imploderen en dat betekent dat alle verdere materie steeds dichter op elkaar komt te zitten, zo dicht dat het object uiteindelijk zo zwaar is dat het licht niet meer kan ontsnappen. Als de originele ster niet groot genoeg is dan zal ditzelfde proces ook plaats vinden, maar wat er dan over blijft is niet zwaar genoeg om het licht vast te houden. Zo’n ster die geïmplodeerd is kunnen we dan nog steeds zien. Het wordt een kleine dwergster. Dit zal in de verre toekomst ook het lot zijn van onze zon. Hij zal nooit tot een zwart gat kunnen worden. Hij is te klein.
• Welke wetten gelden er in een zwart gat? We kunnen hun massa meten, hun elektrische lading meten en we kunnen het impulsmoment meten. Het impulsmoment zegt iets over de snelheid van draaien en de draairichting van het zwarte gat. Een zwart gat is voortdurend in beweging. Maar er blijkt nog een vierde natuurkundig verschijnsel een rol te spelen. De zogenaamde supertranslatielading. Deze lading bevindt zich op grotere afstand van het zwarte gat, maar zegt wel iets over dat zwarte gat, over wat er eigenlijk in zit. Als je het zwarte gat een lichaam noemt zou je de supertranslatielading zijn haar kunnen noemen. Ik kan niet uitleggen wat supertranslatie is, maar deze vergelijking maakt het enigszins aanschouwelijk.

Ik stel me zo voor dat we het gebied rond het zwarte gat op de foto kunnen vergelijken met wat Hawkins het supertranslatiegebied noemt. Dat gebied, als je dat weet te analyseren, geeft dan iets prijs over het zwarte gat, dat je per definitie niet kunt zien.

Een ster komt aan het einde van zijn leven. Hij implodeert tot iets dat je niet meer kan zien. Maar er is wel iets. Zelfs iets met eigenschappen. Na elk sterven verdwijnt geleidelijk hetgeen je kunt waarnemen, maar er blijft toch iets over. Een soort halo. Iets dat zelfs enigszins te beschrijven valt.

Is dit niet wat er voortdurend om ons heen gebeurt? Planten, dieren, mensen gaan dood. Er blijft niets van ze over. Uiteindelijk zie je niets meer. Maar er blijft toch iets achter, iets dat je niet ziet. Iets dat met de normale natuurkunde niet te zien is. Maar misschien voelen we het? Ik denk dat ons gevoel, onze intuïtie veel verder gaat dan wat dan ook. Zwarte gaten zijn volgens mij onbewust een onderdeel van ons zijn. De foto in de krant is dan misschien te vergelijken met een zwart-wit foto, gemaakt met een polaroidcamera, van een ster in het hiernamaals.

Stephen Hawking, de antwoorden op de grote vragen. Spectrum 2018. ISBN 978 90 00 36504 3