Kan de zon veranderen in een zwart gat dat de aarde 'opslokt'?

Het is waarschijnlijk dat de zon de aarde binnen de komende paar miljard jaar zal vernietigen, maar niet door in een zwart gat te veranderen.

Simulatie van een zwart gat in de ruimte. Afbeelding: ESA/Hubble/Digitized Sky Survey/Nick Risinger/N. Bartmann — Simulatie van een zwart gat in de ruimte. Afbeelding: *ESA/Hubble/Digitized Sky Survey/Nick Risinger/N. Bartmann*

Over ongeveer 5 miljard jaar zal de zon het einde van zijn nucleaire verbrandingsfase bereiken en zal hij zichzelf niet langer kunnen handhaven tegen zijn eigen zwaartekracht. De buitenste lagen van de ster zullen opzwellen – een proces dat de aarde zou kunnen vernietigen – terwijl de kern zal instorten tot een extreem dichte toestand, waarbij een stellair overblijfsel achterblijft. Als de gravitationele ineenstorting van de kern volledig is, zal het overblijfsel een zwart gat zijn – een gebied in de ruimtetijd met zo'n sterke zwaartekracht dat zelfs licht er niet aan kan ontsnappen.

De zon zal echter geen zwart gat worden. "Het is heel simpel: de zon is niet zwaar genoeg om een zwart gat te worden", aldus Xavier Calmet, expert op het gebied van zwarte gaten en hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Sussex (VK).

Er zijn veel factoren die van invloed zijn op de vraag of een ster een zwart gat kan worden, waaronder zijn samenstelling, rotatie en evolutie, maar de belangrijkste vereiste is de juiste massa. "Sterren met een beginmassa van 20 tot 25 keer die van de zon hebben de potentie om de gravitationele ineenstorting te ondergaan die nodig is om een zwart gat te vormen", aldus Calmet.

J. Robert Oppenheimer en collega's waren de eersten die deze drempelwaarde, de zogenaamde Tolman-Oppenheimer-Volkoff-limiet, berekenden. Wetenschappers zijn er momenteel van overtuigd dat een stervende ster een kern moet achterlaten met een massa die ongeveer 2-3 keer zo groot is als die van de zon om een zwart gat te creëren.

Wanneer een ster geen kernbrandstof meer heeft in zijn kern, gaat de kernfusie van waterstof tot helium door in de buitenste lagen. Wanneer de kern instort, zetten de buitenste lagen uit en komt de ster in de rode reuzenfase terecht.

Wanneer de zon over ongeveer 6 miljard jaar een rode reus wordt (dat wil zeggen een miljard jaar nadat de waterstof in haar kern is uitgeput), zal ze uitdijen tot ongeveer de baan van Mars en de binnenste planeten, mogelijk inclusief de aarde, overspoelen. De buitenste lagen van de rode reus zullen na verloop van tijd afkoelen en zich verspreiden, waardoor een planetaire nevel rond de smeulende kern van de zon ontstaat.

De zware sterren die zwarte gaten vormen, doorlopen verschillende van deze ineenstortings- en uitdijingsfasen, waarbij ze telkens meer massa verliezen. Dit komt doordat de hoge druk en temperatuur sterren in staat stellen zwaardere elementen te synthetiseren. Dit proces gaat door totdat de kern van de ster ijzer is geworden, het zwaarste element dat een ster kan produceren, en de ster explodeert als een supernova, waarbij ze meer massa verliest.

Volgens NASA zijn typische stellaire zwarte gaten (het kleinste type zwarte gat dat door astronomen wordt waargenomen) 3 tot 10 keer zo zwaar als de zon, en dit aantal kan oplopen tot wel 100 keer. Het zwarte gat wordt zwaarder naarmate het omringende gas en stof opslokt, en zelfs zijn begeleidende ster opslokt als het ooit deel uitmaakte van een dubbelstersysteem.

De zon zal nooit het stadium van ijzerfusie bereiken. In plaats daarvan zal ze een witte dwerg worden, een compacte ster ter grootte van de aarde, aldus Calmet. De aarde zal dus niet de verschrikking ervaren van verzwolgen te worden door een zwart gat.

Thu Thao (volgens Live Science )

Bronlink