Wetenschap
Verduisteringen maken de zwaartekrachtlichtbuiging van de zon zichtbaar
Tijdens nachtachtige omstandigheden die ontstaan tijdens de totaliteit van een zonsverduistering, zoals die van 8 april, zijn planeten en sterren zichtbaar. Venus en Jupiter, die rond de zon staan, zullen zeer opvallend zijn, terwijl Mercurius nogal zwak zal zijn.
Tijdens deze zonsverduistering zullen er geen heldere sterren in de buurt van de zon te zien zijn, maar verbazingwekkend genoeg zullen zwakke sterren in de buurt ervan een klein beetje verplaatst lijken als gevolg van de zwaartekracht. Deze verplaatsing en de beweging van Mercurius waren in het begin van de 20e eeuw het eerste bewijs dat Einsteins nieuwe zwaartekrachttheorie bevestigde. Deze waarnemingen leidden ook rechtstreeks tot de voorspelling van zwarte gaten.
Met de verbazingwekkende kracht van moderne telescopen bieden onze astronomiewebsites overvloedig bewijs dat de zwaartekracht licht buigt en zich als een lens gedraagt. Als de uitlijning van een achtergrondobject met een zwaartekrachtlens bijna perfect is, verschijnt er een 'Einstein-ring' van licht als een halo eromheen.
Buiglicht
De vroegste moderne studies over licht werden in het begin van de 18e eeuw gepubliceerd door Sir Isaac Newton. Ondanks dat sommige van zijn ontdekkingen nu een sterk bewijs zijn dat licht golven is, concludeerde hij destijds dat licht uit deeltjes bestond en inderdaad door de zwaartekracht zou worden beïnvloed.
De Franse wiskundige Pierre-Simon Laplace stelde in 1795 zelfs voor dat de zwaartekracht sterk genoeg zou kunnen zijn om licht in een lichaam te trekken, een vroeg concept van zwarte gaten. Tegen het einde van de 19e eeuw werden Newtons ideeën over licht echter verworpen en dacht men dat het golven waren, en dus niet beïnvloed door de zwaartekracht.
We weten nu dat licht twee aspecten heeft:golven en deeltjes gecombineerd, maar er was het genie van Einstein voor nodig om te beseffen dat dit er niet eens toe doet:het was ons begrip van de zwaartekracht dat moest veranderen, en hij stelde de algemene relativiteitstheorie voor.
Hoewel het in 1915 in volledige vorm werd gepubliceerd, voorspelde Einstein al in 1911 dat licht door de zwaartekracht zou worden afgebogen. Einsteins volledige theorie loste onmiddellijk een al lang bestaand probleem op dat de positie van Mercurius niet overeenkwam met de voorspellingen gedaan met behulp van de zwaartekrachttheorie van Newton, een grote triomf.
Het observeren van de afbuiging van licht leek een goede tweede test te zijn van het revolutionaire nieuwe concept van zwaartekracht als 'gekromde ruimtetijd', maar alleen de zon, ongeveer 330.000 keer massiever dan de aarde, was sterk genoeg om licht enigszins af te buigen. Omdat de bron van het licht sterren zouden zijn, kon het effect alleen worden waargenomen tijdens een zonsverduistering, wanneer ze dichtbij de zon te zien waren.
Het effect is heel klein, minder dan een duizendste van de hoek die de schijf van de zon (of de maan) in de lucht maakt.
Nieuwe apparatuur, nieuwe observaties
Astronomen begonnen tonnen apparatuur te vervoeren, waaronder telescopen met een lengte tot vijf meter, om paden te verduisteren en zo uiterst nauwkeurige metingen uit te voeren. De sterren waar de zonsverduistering zou plaatsvinden, moesten maanden van tevoren 's nachts worden gefotografeerd en vervolgens tijdens de zonsverduistering met dezelfde grote telescoop worden gefotografeerd.
De bekende Engelse astronoom Sir Arthur Eddington deed in 1919 de eerste overtuigende waarnemingen vanaf waarnemingslocaties in Zuid-Amerika en Afrika. Dit kleine effect is niet waarneembaar voor gewone kijkers van een zonsverduistering, maar had grote gevolgen, wat resulteerde in een totaal ander onderzoeksgebied van het classificeren van sterren.
In 1910 werd opgemerkt dat er een vreemde ster was, 40 Eridani genaamd, die veel zwakker was dan hij had moeten zijn, gezien de hoge temperatuur. Het leek erop dat sommige sterren ongeveer de massa van de zon konden hebben, maar slechts de grootte van een planeet hadden.
Deze werden al snel ‘witte dwergen’ genoemd en in 1930 ontdekte de jonge Indiase astrofysicus Subrahmanyan Chandrasekhar dat ze minder dan ongeveer anderhalf keer de massa van de zon moesten hebben, anders zouden ze instorten. De ontdekking van het neutron in 1932 leidde tot het idee van neutronensterren, compacter dan witte dwergen, maar zelfs zij hebben een massalimiet.
In 1939 moderniseerden Robert Oppenheimer en collega's het Laplace-idee van ineenstorting tot zwarte gaten met behulp van de theorie van Einstein, maar in dat jaar brak de oorlog uit, waardoor zijn aandacht werd afgeleid.
Zwarte gaten leken van weinig belang en nog minder realiteit, totdat het onderwerp in 1968 nieuw leven werd ingeblazen door natuurkundige John Wheeler, die wat moeite had met het publiceren van de naam 'zwart gat', omdat dit als gewaagd werd beschouwd.
Al snel werden enkele dubbelsterren gevonden die zeer massieve, onzichtbare metgezellen leken te hebben. Men realiseerde zich ook dat de raadselachtige en zeer verre quasars verklaard konden worden met behulp van zwarte gaten. Het lijkt er nu op dat de meeste grote sterrenstelsels, inclusief de onze, zwarte gaten in hun centrum hebben.
Buigkracht
Een paar jaar geleden heeft het Event Horizon Telescope-consortium van radiotelescopen het zwarte gat van onze Melkweg in beeld gebracht, dat licht en radiogolven op een karakteristieke manier buigt, zodat het centrale gebied er donker uitziet. Hoewel zwarte gaten het grootste buigvermogen hebben, buigen agglomeraties van massa in de diepe ruimte – inclusief mysterieuze donkere materie – ook licht. Omdat het lang duurde voordat het licht van de verre objecten die ze voor ons vergroten, hier arriveerde, begon het zijn reis toen het universum nog jong was. Hierdoor kunnen we terugkijken in de tijd.
Tijdens de zonsverduistering op 8 april kunnen andere sterren zichtbaar zijn, maar zonder hun posities eerder te observeren en te meten, kunnen kijkers misschien niet zeggen dat ze niet zijn waar ze zouden moeten zijn. Maar het is een goed moment om te bedenken dat het pad naar zwarte gaten ongeveer een eeuw geleden begon, met dat vaag zichtbare Mercurius – en sterlicht dat door de zon werd afgebogen.