We weten nu precies hoe licht wordt gereflecteerd langs zwarte gaten

Impressie van licht van een sterrenstelsel achter het zwarte gat dat één of meerdere keren om het zwarte gat draait alvorens de aarde te bereiken. Credit: Peter Laursen

Dat zwarte gaten de ruimte om zich heen verbuigen en dat daarmee het licht dat langs de waarnemingshorizon van een zwart gat vliegt ook wordt afgebogen is al tientallen jaren bekend, allemaal terug te voeren op de grondbeginselen van de Algemene Relativiteitstheorie uit 1915. Maar hoe de exacte wiskundige beschrijving van die afbuiging van licht er precies uit zag was niet bekend. Tot nu tenminste, want Albert Sneppen, student op het Niels Bohr Instituut in Kopenhagen, heeft in z’n eentje die wiskundige formulering bedacht! Zoals aan de afbeelding hierboven te zien kan het licht van een sterrenstelsel, dat gezien vanaf de aarde áchter een denkbeeldig zwart gat licht, meerdere keren om het zwarte gat vliegen alvorens naar de aarde te gaan, waar een telescoop het licht van het stelsel opvangt. Van één sterrenstelsel zijn dan in theorie meerdere beeldjes mogelijk. De vraag is hoe dichter je bij het zwarte gat moet kijken om een nieuw beeld van dat sterrenstelsel te zien. De berekeningen van Sneppen laten zien – hier kan je ’t op je gemakje allemaal nalezen – laten zien dat het antwoord op die vraag is:

e^2π  ≈ 500

Kijk je dus naar een zwart gat en zie je op 10″ daarvan een sterrenstelsel, dan zou je op 0,02″ een beeld van datzelfde stelsel moeten zien en op 0,008″ nog een beeld. En ieder beeld is steeds meer vervormd, zoals je hieronder ziet. Dat gaat zo door totdat de ISCO is bereikt, de Innermost stable circular orbit.

Credit: Peter Laursen

Dat van die factor 500 was wel bekend onder sterrenkundigen, maar Sneppen heeft nu bewezen dat die factor inderdaad geldt bij een zwart gat. Bij een zeer snel roterende zwart gat overigens weer niet, want dáár is de factor kleiner, daar gaat het trapsgewijs van 50, 5 en 2 keer dichterbij het zwarte gat voor telkens een nieuw beeld van een erachter liggend sterrenstelsel. Die meerdere passages van licht rondom een zwart gat zorgen er overigens ook voor dat de verschillende lichtpaden op verschillende momenten bij de aarde aankomen. Zou in zo’n sterrenstelsel een supernova exploderen, dan zou je die dus meerdere keren achter elkaar kunnen zien. Bron: Phys.org.

Gerelateerde Astroblogs:

Sommige zwarte gaten bewegen mogelijk met een tiende van de lichtsnelheid In 2009 verdween plotsklaps de zware ster N6946-BH1 – Webb kijkt wat er gebeurd kan zijn