www.sailing-dulce.nl

Logboek 2019/4 Herfst in Gorinchem

Gorinchem (104)

Woensdag 04-12-2019

Ongelooflijk en imposant zijn ze; zwarte gaten in het heelal blijven intrigeren. Er zijn verschillende soorten en formaten van deze onvoorstelbaar dichte vorm van materie, die overblijft na bijvoorbeeld de instorting van een opgebrande reuzenster, een supernova-explosie, die een soort put van zwaartekracht slaat, die zó sterk is dat zelfs licht er niet uit kan ontsnappen. En ze zijn niet zeldzaam: in de kernen van miljarden melkwegstelsels en sterrenclusters zitten ze verstopt, in ieder stelsel vaak meerdere. Wie of wat in een zwart gat valt, schiet voorbij een limiet - de waarnemingshorizon - waarachter terugkeer niet meer mogelijk is. Toch bouwt zich de zwaartekracht nog steeds verder op, tot aan het ultieme mysterie: de kern van het zwarte gat. Dat is de singulariteit, waar de zwaartekracht oneindig zou zijn. Ergens daar geeft de algemene relativiteit van Einstein, die in het hele heelal heerst, het op, valt uiteen en over blijft een nog steeds onbekende quantum-beschrijving van zwaartekracht. Misschien kun je zwarte gaten beschouwen als de echte grenzen van ons heelal.

 

Een groep onderzoekers van het Harvard University’s Black Hole Initiative (BHI) heeft het raadsel niet weggenomen, maar onlangs wel een klein stukje van de puzzel verhelderd (zie hier en hier, een overzichtsartikel staat hier). Zij menen dat er meer manieren zijn waarop het binnenste van een zwart gat de algemene relativiteit volledig verstoort. Dat uiteenvallen leidt bij zwarte gaten van het gangbare type in ons universum tot een centrale singulariteit, die 'tijdachtig' (timelike) of 'ruimteachtig' (spacelike) kan zijn. Nu wordt het erg ingewikkeld.

     Het heeft met het volgende te maken. Ik zeg het zelf zo (zonder te weten of het klopt) dat ruimte en tijd bij een singulariteit uiteenvallen. Zich van elkaar afsplitsen. Als een deeltje daarna een 'ruimteachtige' singulariteit nadert, is er geen tijd beschikbaar om de formules voort te zetten van de algemene relativiteit. Omgekeerd, nadert het deeltje een 'tijdachtige' singulariteit, dan wordt het niet onverbiddelijk naar binnen gesleurd. Er is namelijk nog wel tijd aanwezig, dus een toekomst waarin het kan voortbewegen, ook al is het ruimtelijk gefixeerd. Probeer dat maar eens te begrijpen.

     Waarnemers buiten een zwart gat kunnen het verschil aangeven. Dat wil zeggen: de waarnemers kunnen een 'ruimtelijke' singulariteit niet zien, omdat licht er niet uit kan. Een 'tijdachtige' singulariteit kunnen ze wel zien, omdat er in beginsel een toekomst bestaat en er, althans theoretisch, een piepkleine kans is dat een lichtdeeltje eruit ontsnapt. Tot zover.

     Andere theoretici vinden dit resultaat Van BHI erg belangrijk. De veronderstelling is dat de singulariteiten in de zwarte gaten die wij kennen allemaal 'ruimteachtig' zijn. Waarom? Dat is onbekend. Een nog-niet bestaande quantumtheorie van de zwaartekracht moet dat verklaren. Je zou zeggen dat als de ruimtetijd van de algemene relativiteit uiteen valt, er van ruimte en tijd evenveel zou moeten zijn. Tja. Misschien is het net zo iets als de onopgeloste vraag waarom we nooit antimaterie zien, terwijl er bij de oerknal ook net zoveel materie als antimaterie ontstond. We weten niet waar al die antimaterie is gebleven, zoals we (nu) ook niet weten waarom er in de ons bekende singulariteiten alleen tijd overblijft.

 

Vanmorgen komt de zon op in een wolkenloze hemel. Het is om het vriespunt maar mist krijgen we niet. Straks reis ik met de bus naar Utrecht voor het tweede KLU-college over Chagall, Picasso en Mondriaan. Terug naar boven