Zwarte gaten bestaan ​​niet uit materie, hoewel ze een grote massa hebben. Dit verklaart waarom het nog niet mogelijk was om ze direct te observeren, maar alleen via het effect van hun zwaartekracht op de omgeving. Ze vervormen ruimte en tijd en hebben een werkelijk onweerstaanbare aantrekkingskracht. Het is moeilijk te geloven dat het idee achter zulke exotische objecten al meer dan 230 jaar oud is.

De geboorteplaats van zwarte gaten is te vinden in het rustige dorpje Thornhill in het Engelse graafschap Yorkshire. In de 18e eeuw, dit is waar John Michell zijn thuis maakte, naast de middeleeuwse kerk. Hij was hier 26 jaar rector en – zoals blijkt uit de inscriptie op zijn gedenkteken in de kerk – ook als geleerde zeer gerespecteerd. In feite, Michell had niet alleen theologie gestudeerd, Hebreeuws en Grieks in Cambridge, maar had ook zijn aandacht gericht op de natuurwetenschappen.

Zijn voornaamste interesse was geologie. In een verhandeling, die werd gepubliceerd na de aardbeving van Lissabon van 1755, hij beweerde dat er ondergrondse golven bestonden die een dergelijke aardbeving voortbrachten. Deze theorie veroorzaakte nogal wat opschudding in de academische wereld, en leidde ertoe dat John Michell werd aanvaard als Fellow van de Royal Society in Londen, niet in de laatste plaats vanwege deze theorie.

Hij hield in 1783 een lezing voor dit gerenommeerde genootschap over de zwaartekracht van sterren. Hij gebruikte een gedachte-experiment om uit te leggen dat licht het oppervlak van een zeer massieve ster niet zou verlaten als de zwaartekracht voldoende groot was. En hij concludeerde:"Moet zo'n object echt in de natuur bestaan, zijn licht zou ons nooit kunnen bereiken."

Meer dan een decennium na Michell, een andere wetenschapper nam hetzelfde onderwerp aan:in zijn boek dat in 1796 werd gepubliceerd - Exposition du Système du Monde - de Franse wiskundige, natuurkundige en astronoom Pierre-Simon de Laplace beschreef het idee van massieve sterren waaruit geen licht kon ontsnappen; dit licht bestond uit bloedlichaampjes, zeer kleine deeltjes, volgens de algemeen aanvaarde theorie van Isaac Newton. Laplace noemde zo'n object corps obscur, d.w.z. donker lichaam.

De fysieke denkspelletjes gespeeld door John Michell en Pierre-Simon de Laplace kregen niet veel respons, echter, en waren snel vergeten. Het werd overgelaten aan Albert Einstein met zijn Algemene Relativiteitstheorie om de weg vrij te maken voor deze 'donkere lichamen' om het rijk van de wetenschap te betreden - zonder dat dit echt zijn bedoeling was. Hoewel het bestaan ​​van puntsingulariteiten, waarin materie en straling van onze wereld gewoon zouden verdwijnen, kan worden afgeleid uit de vergelijkingen die hij in 1915 publiceerde, In 1939 publiceerde Einstein een artikel in het tijdschrift Annals of Mathematics waarin hij wilde bewijzen dat zulke zwarte gaten onmogelijk waren.

Maar in 1916, de astronoom Karl Schwarzschild had de algemene relativiteitstheorie als basis genomen om de grootte en het gedrag te berekenen van een niet-roterend statisch zwart gat dat geen elektrische lading draagt. Zijn naam is gegeven aan de massa-afhankelijke straal van zo'n object, waarbinnen niets naar buiten kan ontsnappen. Deze straal zou ongeveer een centimeter zijn voor de aarde.

Schwarzschild had een snelle carrière tijdens zijn korte leven. Geboren in 1873 als oudste van zes kinderen van een Duits-Joods gezin in Frankfurt, zijn talent ontstond al op jonge leeftijd. Hij was pas 16 toen hij twee artikelen publiceerde in een gerenommeerd tijdschrift over de bepaling van de banen van planeten en dubbelsterren. Zijn latere carrière in de astronomie voerde hem via München, Wenen en Göttingen naar Potsdam, waar hij in 1909 directeur werd van het astrofysisch observatorium. Een paar jaar later midden in de Eerste Wereldoorlog – Karl Schwarzschild was tweede luitenant van de artillerie aan het oostfront in Rusland – leidde hij de exacte oplossingen voor Einsteins veldvergelijkingen af. Hij stierf op 11 mei 1916 aan een auto-immuunziekte van de huid.

Het onderwerp zwarte gaten vond nog geen weg naar het wetenschappelijke domein, echter. Als iets, de belangstelling voor Einsteins theoretische constructie nam na de aanvankelijke hype steeds meer af. Deze fase duurde ongeveer van het midden van de jaren twintig tot het midden van de jaren vijftig. Daarna volgde wat de natuurkundige Clifford Will de 'renaissance' van de algemene relativiteitstheorie noemde.

Het werd nu belangrijk om objecten te beschrijven die aanvankelijk alleen van belang waren voor theoretici. Witte dwergen, bijvoorbeeld, of neutronensterren waar materie in zeer extreme toestanden bestaat. Hun onverwachte eigenschappen konden worden verklaard met behulp van nieuwe concepten die uit deze theorie zijn afgeleid. Dus de zwarte gaten kwamen ook in het middelpunt van de belangstelling te staan. En wetenschappers die eraan werkten, werden sterren, zoals de Britse natuurkundige Stephen Hawking.

Aan het begin van de jaren zeventig, Uhuru luidde een nieuw tijdperk in voor observationele astronomie. De satelliet onderzocht het heelal in het bereik van extreem korte golflengte röntgenstraling. Uhuru ontdekte honderden bronnen, meestal neutronensterren. Maar onder hen was één specifiek object in het sterrenbeeld Cygnus (=zwaan). Het kreeg de aanduiding Cygnus X-1. Onderzoekers ontdekten dat het een gigantische ster van ongeveer 30 zonsmassa's was die met een blauwe gloed scheen. Er draait een onzichtbaar object van ongeveer 15 zonsmassa's omheen - blijkbaar een zwart gat.

Dit verklaart ook de opgenomen röntgenstralen:de zwaartekracht van het zwarte gat trekt de materie van de hoofdster aan. Dit verzamelt zich in een zogenaamde accretieschijf rond het enorme monster, dwarrelt er met ongelooflijk hoge snelheid omheen, wordt door de wrijving tot enkele miljoenen graden verwarmd - en zendt röntgenstralen uit voordat het in de ruimte-tijdkloof verdwijnt.

Cygnus X-1 is zeker niet het enige zwarte gat dat de astronomen indirect hebben gedetecteerd. Tot dusver, ze hebben er een hele reeks van gevonden met tussen de 4 en 16 zonsmassa's. Maar er is er een die veel massiever is. Het bevindt zich in het hart van onze Melkweg, rond 26, 000 lichtjaren verwijderd, en werd eind jaren negentig ontdekt. In 2002, een groep waaronder Reinhard Genzel van het Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics slaagde erin een sensationele ontdekking te doen:bij de Very Large Telescope van de European Southern Observatory (ESO), de wetenschappers observeerden een ster die het galactische centrum had benaderd tot op amper 17 lichturen (iets meer dan 18 miljard kilometer).

In de maanden en jaren die volgden, ze waren in staat om de baanbeweging van deze ster te observeren, die de aanduiding S2 kreeg. Het draait eens in de 15,2 jaar met een snelheid van 5000 kilometer per seconde om het centrum van de melkweg (Sagittarius A*). Uit de beweging van S2 en andere sterren, de astronomen concludeerden dat ongeveer 4,5 miljoen zonsmassa's geconcentreerd zijn in een gebied ter grootte van ons planetenstelsel. Er is maar één plausibele verklaring voor zo'n dichtheid:een gigantisch zwart gat.

Onze Melkweg is geen uitzondering:de wetenschappers geloven dat deze massamonsters op de loer liggen in de centra van de meeste sterrenstelsels - sommige zelfs veel groter dan Sagittarius A*. Een zwart gat van ca. 6.6 billion solar masses is located inside a giant galaxy known as M87! Like Sagittarius A*, this stellar system 53 million light years away is also part of the observation programme of the Event Horizon Telescope.

With the discovery of gravitational waves in September 2015, the history of black holes reached its present climax. In die tijd, waves from two merging holes with 36 and 29 solar masses were registered. This heralded in a new era of astronomy, whose aim is to bring light into the dark universe. And also to shed light on these mysterious black holes.