'n Konseptekening van 'n swartkolk, deur NASA.
'n Swartkolk (ook swartgat, swaartekragput of gravitasiekolk) is 'n konsentrasie van massa wat só groot is dat die swaartekrag alles verhoed om te ontsnap, selfs ligstrale. Derhalwe word dit as "swart" beskryf. Daar is natuurlik nie werklik 'n gat in swartkolke in die gewone sin van die woord nie. Dit verwys eerder na 'n gebied in die ruimte waaruit niks kan terugkeer nie.
1 Klassieke model
6 Bronne en verwysings
'n Afbeelding van 'n swartkolk met 'n begeleiderster (geel) wat sy Roche-lob gevul het. Gas uit die begeleider val na die swartkolk en vorm 'n akkresieskyf (blou). 'n Deel word loodreg met veel energie uitgespu in die vorm van fonteine aan beide pole.
Om hierdie begrip te visualiseer, dink aan 'n tweedimensionale, plat vel papier. Rol nou een sy van die papier in 'n klein sirkel om, sodat die res van die papier nog plat bly en net een kant nou 'n pyp vorm. Ons driedimensionale ruimte kan nou as die res van die papier gesien word. Ligstrale kan op hierdie papier voorgestel word as reguit lyne. Enige lyne wat op die plat gedeelte van die papier getrek word in die rigting van die opgerolde sy sal mettertyd in die pyp ingaan en dan vir ewig daarbinne rond en rond maal. In hierde voorstelling is die opgerolde sy gekrom in 'n ekstra dimensie. Die wand van die pyp is 'n analoog vir die begrip van 'n gebeurehorison (event horizon) wat 'n membraan is op 'n afstand rondom die massamiddelpunt van die swartkolk.
Die teorie voorspel dat daar by die massamiddelpunt self moontlik 'n oneindige digtheid bereik kan word. Dit staan bekend as 'n enkelheid (Engels: singularity). Einstein self het nie aan hierdie voorspelling geglo nie, en was oortuig dat sy teorie onvoltooid was, omdat sulke oneindighede volgens hom nie in die natuur sou bestaan nie.
'n Ander voorspelling van Einstein is dat tyd al hoe stadiger verbygaan namate 'n swaartekragveld toeneem. Dus, hoe nader 'n invallende partikel aan die enkelheid beweeg, hoe stadiger beweeg dit. Geen partikel kan dan ooit die massamiddelpunt bereik nie, want 'n oneindige tyd word daarvoor benodig.
'n Fiktiewe afbeelding van 'n swartkolk van sowat 10 sonmassas, soos van 'n 600 kilometer afstand gesien.
Kwantummeganika sê egter dat virtuele partikelpare spontaan en gedurig regoor die heelal ontstaan, en 'n kort rukkie later mekaar wedersyds vernietig. Só bly die netto energie van die heelal konstant, maar fluktueer steeds in die ultra-korttermyn. In 1974 het Stephen Hawking wiskundig bewys dat van hierdie virtuele partikels spontaan sal ontstaan só dat een binne die gebeurehorison is, terwyl die ander een buite die membraan is. Weens die ruimtekromming kan die twee nou nooit bymekaar uitkom om mekaar te vernietig nie. Dus eindig een partikel met positiewe energie in ons driedimensionale ruimte terwyl die ander een met negatiewe energie in die swartgat bly, waar dit met 'n ander partikel sal bots en die twee mekaar vernietig. So verloor die swartkolk dan 'n partikel in die proses. Na 'n voldoende lang tyd (en sover ons kennis strek mag die heelal vir ewig bestaan) sal al die partikels binne die swartkolk so vernietig word.
Daar is genoegsame astronomiese waarnemings van supernova's en X-straaluitstraling uit kerne van sterrestelsels om geloofwaardigheid te verleen aan die bestaan van swartkolke.
Verborge swartkolke op foto's deur diverse ruimteteleskope.
Die meer moderne Stringteorie voorspel egter dat die vibrerende stringe van materie-partikels wat binne die gebeurehorison inval sal kombineer om langer stringe te vorm. Hoe langer die stringe, hoe meer kompleks die vibrasies en vorme wat dit kan aanneem binne 'n gegewe ruimte. Een afleiding hieruit is dat daar nie 'n enkelheid sal ontstaan nie, maar dat die massa en energie binne die gebeurehorison min of meer eweredig verspreid sal wees.
Die moeilikheid met die waarneem van swartkolke in die heelal is dat hulle deur hul sterke swaartekragvelde geen lig kan uitstraal nie. Waarnemings van hierdie hemelliggame geskied gevolglik indirek, waar moontlik, byvoorbeeld deur d