Hoe maak je een zwart gat?

Share Button

Een zwart gat is erg handig.  Je ziet je afval nooit meer terug en krijgt er nog veel energie voor terug ook. Volgens sommige theorieën kan je zelfs via een wormgat reizen. Maar hoe bouw je nou een zwart gat?

Zwarte gaten: energie uit afval
Op het eerste gezicht lijkt het een krankzinnig idee. Wie gaat er een allesvernietigend monster bouwen dat alles waar het mee in aanraking komt, opslokt? Wel, misschien onze nazaten. Een zwart gat is namelijk de efficiëntst denkbare energiecentrale die we op dit moment kennen.

De hele wereld van energie voorzien met vijf ton afval per jaar? Met een zwart gat kan het.

De hele wereld van energie voorzien met vijf ton afval per jaar? Met een zwart gat kan het.

Een gedachtenexperiment. Stel dat je een lift met een gewicht laat zakken tot op de waarnemingshorizon van een zwart gat. Dan kan je in principe de energie die dat oplevert, aftappen met een dynamo. Dit is in principe ongeveer de hoeveelheid energie die in de massa besloten ligt. Met andere woorden: een zwart gat is een praktische manier om massa in nuttige energie om te zetten. Een zwart-gat energiecentrale met 100% rendement zou in de complete energiebehoefte van de wereld – van oceaanstomer tot gloeilamp – kunnen voorzien door er per jaar 5 300 kg massa in te gooien. Inderdaad. Massa. Zwarte gaten zijn niet kieskeurig. Wel moet je uiteraard voorkomen dat je zwarte gat ontsnapt. Want zie het dan maar weer eens terug te krijgen…

 

Interessant, maar hoe maken we nu een zwart gat?
Je moet dan heel veel materie in een klein volume samenpersen. Om een indruk te geven: als je een zonsmassa in een bol met drie kilometer doorsnede samenperst, ontstaat een zwart gat. Hoe groter het zwarte gat, hoe makkelijker. Tien zonsmassa’s, bijvoorbeeld, kunnen in een bol van dertig kilometer doorsnede worden samengeperst, met duizend keer zoveel volume. De massa van het melkwegstelsel samengeperst, 100 miljard zonsmassa’s, zou een zwart gat zo groot als ons zonnestelsel opleveren.

Veel massa op elkaar stapelen
De meest voor de hand liggende methode is dus maar genoeg massa op een hoop te gooien. Op een gegeven moment stort het vanzelf in elkaar tot een zwart gat. Dit gebeurt in uitgebrande sterren. We weten uit berekeningen dat een neutronenster van meer dan drie zonsmassa’s onvermijdelijk moet instorten tot een zwart gat, of  wellicht een quarkster (en dan bij een iets hogere massa alsnog een zwart gat). Helaas is er een probleempje. Als je massa sterk samenperst, en dat gebeurt als je er heel veel van verzamelt, krijg je kernfusie. Je maakt zo eigenlijk een ster. Een ster levert stralingsdruk, waardoor de massa niet meer in elkaar gaat klappen. Weg zwarte gat. Of sterker: de protoster ontploft direct.

Zware sterren veranderen pas in een zwart gat als de materie totaal opgebrand is. Je praat dan over massief ijzer en nikkel, want uit alle andere atoomkernen is nog energie te halen door ze te splitsen of samen te voegen. je zou dus meer dan drie zonsmassa’s aan ijzer en nikkel bij elkaar moeten gooien. Duidelijk niet erg praktisch. Het is dan slimmer zelf naar een bestaand zwart gat te reizen.

Massa sterk samenpersen
Een tweede oplossing is een kleinere hoeveelheid massa met een bolvormige drukgolf naar binnen persen. Iets dergelijks gebeurt in een waterstofbom: die gebruikt een splijtingsbom als ontsteker. Daardoor wordt het deuterium en tritium (zware vormen van waterstof) zo sterk samengeperst dat kernfusie ontstaat, wat weer voor meer neutronen zorgt om het uranium te laten splijten.

Iets dergelijks zou je ook op grotere schaal kunnen doen. Om een zwart gat met de massa van Jupiter te maken, moet je die massa samenpersen in een bol van ongeveer drie meter doorsnede. In theorie is dit te doen, als je over wat superaardes van massief uranium beschikt, maar een dergelijk zwart gat zou weinig overlaten van de aarde. Waarschijnlijk wil je een kleinere afmeting, iets met de massa van een grote asteroïde bijvoorbeeld. Hiervoor zou je in theorie ook de lichtenergie van de zon kunnen gebruiken. Daarvoor moet je al het zonlicht door middel van enorm veel spiegels samen laten komen in één punt. De zon heeft een vermogen van 4.1 × 1026 W, overeenkomend met 3,15 × 1018 N stralingskracht via het Poyntingeffect. Druk is kracht per oppervlakte. Hoe kleiner je oppervlakte, hoe groter je druk als de kracht gelijk blijft. In theorie kan je dus zo materie met behulp van licht samenpersen, als het beginvolume (en dus oppervlak) maar klein genoeg is. Op dit moment wordt deze techniek gebruikt om kernfusie te bereiken. Je kan op deze manier in principe ook voldoende druk opwekken om materie zo sterk samen te persen dat een waarnemingshorizon ontstaat. Maar wacht. Als je toch al over zoveel energie beschikt, kan je ook wel… Inderdaad ja…

Deeltjes heel veel energie geven
In principe kan je een deeltje ook heel veel energie geven. Als een puntdeeltje meer massa heeft dan de zogeheten Planckmassa, 21,8 microgram, vormt zich automatisch een waarnemingshorizon. Sommige mensen denken dat de LHC op die manier micro-zwarte gaten produceert. In feite is dit onzin, we hebben kosmische straling gevonden die zo energierijk is dat deze de LHC miljoenen malen overtreft. En zelfs dit is nog lang niet genoeg om de Plancklimiet te kraken. Daarvoor zou nog tienduizend maal zoveel energie moeten worden toegevoerd. Helaas (of liever gezegd: gelukkig) vallen micro-zwarte gaten heel snel uit elkaar door Hawkingstraling. Erg lang plezier heb je dus niet van je micro-zwarte gat. Maar toch. Heel, heel misschien heeft Hawking geen gelijk…

OK, zwarte gaten maken heeft dus niet zoveel zin. Maar ik wil wel bijna gratis energie uit een zwart gat. Wat nu?
Volgens sommige kosmologische theorieën zijn er de nodige micro-zwarte gaten aan de zwerf in het heelal. Deze zwarte gaten vormden zich vlak na de Big Bang en zwerven nu door het heelal. Af en toe verdampt er een door het Hawkingeffect, wat waar te nemen zou zijn als een gammauitbarsting. Inderdaad zijn er enkele -omstreden- aanwijzingen gevonden dat dergelijke gammauitbarstingen zich voordoen. Als we een dergelijk mini-zwart gat kunnen vangen en in een baan om de aarde brengen, hebben we een overvloedige bron van energie. Er zijn al verschillende manieren bedacht om deze mini-zwarte gaten te vinden. En zullen er in de toekomst nog wel meer ideeën bedacht worden. Dus de kans is aanwezig dat we op een dag onze energierekening met gevaarlijk afval betalen…

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

2 reacties

  1. murtho schreef:

    Ik herinner me ook een theorie over anti-zwaartekracht veroorzaakt door antimaterie. Als dat klopt zou een anti-zwart-gat ook mogelijk zijn. Daarnaast zou anti-zwaartekracht nuttig kunnen zijn om technieken te ontwikkelen waarmee we van de aarde opstijgen, waarschijnlijk ook nog wel wat groener als alles wat we nu de kosmos in schieten.

    Over zwarte gaten en energie. De grote hoeveelheid straling die zwarte gaten produceren is een mooie bron om energie te oogsten. Dat mensen energie verbruiken is geen ramp, maar erg natuurlijk. Energie wordt overal oneindig vaak omgezet in alle vormen. Het is vooral het verantwoord gebruik maken van energie en verantwoord energie opwekken.

    Kerncentrales sluiten omdat er rampen gebeuren lijkt me erg onverstandig. Kerncentrales sluiten omdat ze op idiote plaatsen zijn gebouwd of omdat ze oud zijn daar in tegen is verantwoord. Iedere locatie kent zijn eigen risico’s en rampen blijven er gebeuren. Energieproductie door kerncentrales kent de minste doden per geleverde energie eenheid. Windenergie, Kolen/gas/olie e.a. vormen van energieproductie veroorzaken minstens het honderdvoudige aantal doden per energie eenheid. op een rails gaan liggen omdat je tegen kernenergie bent brengt meer gevaar in de wereld als wanneer je een dergelijke trein gecontroleerd zijn reis laat maken. Als je activist wil zijn tegen kernenergie, ga dan eerst verantwoorde acties voeren.

    Ontwikkel en onderzoek nieuwe vormen van energie die risico’s met zich mee brengen en laat je angst niet voeden door onterechte argumenten.

  2. Roelof schreef:

    Als licht fotonen op een oneindig klein punt gericht worden, dan lijkt het me logisch dat de fotonendeeltjes botsen. Alhoewel licht fotonen geen noemenswaardige massa hebben, lijkt het me logisch dat op deze manier energie zelf wordt omgezet in massa. Deze massa zou oneindig groot worden omdat het zich in een oneindig klein punt bevind. Deze massa is dan in feite pure zwaartekracht.

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger