Zwarte gaten vereisen het algemene relativistische concept van een vervormbare ruimte-tijd. Hun meest indrukwekkende verschijnselen steunen op een vervorming van de ruimte rondom hen.
Waarnemingshorizon
Het ‘oppervlak’ van een zwart gat is de zogeheten ‘waarnemingshorizon’, een theoretisch oppervlak dat de massa van het zwarte gat omringt. De waarnemingshorizon bevindt zich op de plaats waar de ontsnappingssnelheid van het zwart gat precies gelijk is aan de snelheid van het licht. Zo is alles binnen in het gat, zelfs iets kleins als een proton, in principer verhinderd te ontsnappen. Deeljes van erbuiten die erin vallen en de waarnemingshorizon overschrijden, zullen niet meer kunnen terugkeren.
Volgens de algemene relativeitstheorie kunnen zwarte gaten volledig beschreven worden aan de hand van drie parameters: massa, draaisnelheid, en elektrische lading.
Objecten die zich in een gravitationeel veld bevinden zullen een vertraging van de tijd ondervinden, dit noemt men tijd-dilatie. Dit fenomeen is experimenteel bewezen in het Apollo-programma: men heeft op aarde een atoomklok staan, en eentje in de Apollo ruimtecapsule dat naar de maan zal gaan. Deze twee klokken lopen op het moment van de lancering precies gelijk. Nadat de capsule naar de aarde is teruggekeerd na een reis van 7 dagen, blijkt dat de klok in het ruimteschip 3 seconden trager loopt dan zijn tegenhanger op aarde. Hiermee is bewezen dat hoe sneller je gaat, hoe trager de tijd voor een objectieve waarnemer lijkt te verlopen. Zelf merk je er niets van.
Terug naar het zwart gat.Als een object een zwart gat nadert, zal de tijd voor dat object steeds trager lopen. Vlakbij de waarnemingshorizon vertraagt ze zelfs extreem snel. Voor een waarnemer van buitenaf neemt het een oneindige hoeveelheid tijd voor het object om de waarnemingshorizon te bereiken. Het licht van het object zal ook steeds meer onderhevig worden aan roodverschuiving. Dit is het verschuiven van de golflengtes van het licht van het object. Voor de externe waarnemer zal het voorwerp trager en trager de waarnemingshorizon lijken te naderen, maar hem nooit bereiken. De tijd voor het voorwerp blijft echter hetzelfde: voor het voorwerp lijkt het alsof het in een normale tijd, met een steeds grotere snelheid, dichter bij de waarnemingshorizon komt en hem overschrijdt.
De singulariteit
De algemene relativiteitstheorie voorspelt in het centrum van het zwart gat een zgn singulariteit, een plaats waar de kromming van de ruimtetijd oneindig wordt en de zwaartekracht oneindig sterk wordt (deze twee effecten hangen samen, zwaartekracht kromt namelijk de ruimtetijd: vergelijk het met een ping-pong balletje en een bowling bal die men om de beurt op een rubber laken legt: het ping-pong balletje zal het laken nauwelijks vervormen, terwijl de bowlingbal een diepe kuil maakt. Ruimte-tijd lijkt gelijkaardig te werken: alleen is het ruimte-tijd vlak niet twee-dimensionaal zoals het laken, maar vier-dimensionaal. (oef, moeilijk om je voor te stellen) ). Ruimte-tijd heeft een eigenaardige eigenschap binnen het zwarte gat: in die zin dat de singulariteit voor elk deeltje in het gat in zijn toekomst ligt: elk deeltje dat zich binnen de waarnemingshorizon bevindt beweegt volgens Penrose en Hawking naar de singulariteit toe.
Men verwacht dat verdere ontwikkelingen in de algemene relativiteit (en dan speciaal bij de quantum zwaartekracht) ons beeld van het interieur van een zwart gat veranderen.
Wat gebeurt er als je een zwart gat binnengaat? (dit bevat grotendeels dezelfde info als de voorgaande rubriek)
De zwaartekracht van een zwart gat zoals voorspeld door de Algemene relativiteitstheorie veroorzaakt een aantal eigenaardige effecten. Een voorwerp dat het centrum van een niet-roterend zwart gat nadert zal voor een externe waarnemer een oneidig lange tijd nemen om de waarnemingshorizon te naderen. Dit komt doordat een foton (een lichtdeeltje) er steeds langer over doet om de zwaartekracht van het zwart gat te ontsnappen en de externe waarnemer te bereiken.
Vanuit het oogpunt van het voorwerp zal het de waarnemingshorizon overschrijden en de singulariteit bereiken, allemaal in een eindige hoeveelheid tijd. Vanaf het moment dat het object de waarnemingshorizon overschrijdt zal het niet meer zichtbaar zijn voor de externe waarnemer, omdat licht niet kan ontsnappen uit het zwarte gat. Hoe dichter het voorwerp bij het centrum van het zwarte gat komt, hoe meer het roodverschuiving zal ondergaan, totdat het uiteindelijk onzichtbaar zal worden. Vlakbij de singulariteit is het verschil van de aantrekking van de zwaartekracht tussen de deeltjes van het ruimteschip die zich dicht bij de singulariteit bevinden en de deeltjes die zich wat verder van de singulariteit bevinden, zo groot dat het voorwerp zal uitrekken en uiteindelijk uit elkaar getrokken worden als gevolg van getijdenkrachten. Dit proces wordt met een mooi woord 'spaghettificatie' genoemd.
