Ongeacht de hoeveelheid bewijs voor het bestaan van zwarte gaten, blijven ze binnen de grenzen van de theoretische fysica. Vanwege hun eigenschappen - structuur, gebrek aan uitgestraald licht, locatie en hoe ze werken - blijven zwarte gaten in de schaduw. Maar niet alle wetenschappers, inclusief Stephen Hawking, zijn van mening dat traditionele zwarte gaten noodzakelijkerwijs binnen het kader van de moderne fysica moeten blijven (ze kunnen echter ideale wiskundige oplossingen hebben) - sommigen gaan verder en zeggen dat we ze moeten vervangen door een van veel alternatieven.
Enkele alternatieven zijn gravastars, hybride wormgaten en quarksterren. Vorig jaar presenteerden twee astrofysici - Carlo Rovelli (Universiteit van Toulon, Frankrijk) en Francesca Vidotto (Universiteit van Redbound in Nederland) - een ander: een theoretisch object dat een Planck-ster (Planck-ster) wordt genoemd. Het vervangt het gestandaardiseerde zwarte gat-model niet als zodanig, het geeft het opnieuw uit.
Een zwart gat heeft meestal twee hoofdcomponenten: de waarnemingshorizon en de singulariteit zelf. De waarnemingshorizon is vrij eenvoudig: dit is het punt waar niets het zwarte gat kan verlaten. De singulariteit (het hart van een zwart gat) is daarentegen veel moeilijker te begrijpen.
De kromming van ruimte-tijd op dit oneindig dichte punt wordt oneindig. Het resultaat is dat we niet logisch kunnen bevatten wat er binnen de singulariteit gebeurt. Erger nog: wat we bereiken is in strijd met meerdere universele regels of wetten tegelijk.
Het grootste probleem heeft te maken met de manier waarop het zwarte gat informatie verwerkt - informatie die de kwantumeigenschappen beschrijft van alles wat het zwarte gat heeft ingeslikt. Natuurkundigen zeggen dat informatie niet kan - niet mag - worden vernietigd, maar dat lijkt te zijn wat er gebeurt als het wordt opgezogen door de onvermijdelijke singulariteit. Dit mysterie, de informatieparadox van het zwarte gat genoemd, is buitengewoon belangrijk, maar we komen er later op terug.
Wat is een Planck-ster?
Promotie video:
De Planck-ster vertrouwt op wat bekend staat als de "big bounce" -hypothese; volgens deze theorie heeft het universum zich aangepast aan een eindeloze cyclus van dood en wedergeboorte. Met andere woorden, de oerknal was niet noodzakelijk het begin van alles - alleen deze versie van het universum. Vóór het onze was er een ander universum: na buitensporige expansie kromp het, stortte het in en begon het opnieuw (zoiets als reïncarnatie, alleen op kosmische schaal).
Aangenomen wordt dat deze rebound wordt voorafgegaan door contractie, het tegenovergestelde van de oerknal, wanneer de uitdijing van het universum op een bepaald punt stopt - in het bijzonder wanneer de gemiddelde dichtheid van ruimte-tijd kritiek wordt. Nadat de ineenstorting is begonnen, zou alle bestaande materie moeten samentrekken tot een superdense toestand (misschien iets dat lijkt op de singulariteit van een zwart gat).
De rebound begint zodra de materie is gecomprimeerd tot de Planck-schaal; dat is tenminste wat de theorie zegt. Wetenschappers zijn van mening dat als we de gevolgen van een mogelijke grote compressie heroverwegen, we in theorie het gedrag van zwarte gaten kunnen heroverwegen.
Wat als, in plaats van een supernovakern die instort tot een oneindig dicht punt (singulariteit) - volgens onze aanname dat dit is hoe zwarte gaten met stellaire massa worden gevormd - deze ineenstorting wordt opgeschort door 'kwantumdruk', wat lijkt op 'voorkomen dat een elektron op de kern valt atoom.
Dit idee is op zichzelf niet zo absurd. Immers, speciale druk - neutronendegeneratie - kan de ineenstorting van een ster bij een bepaalde massadrempel stoppen (neutronensterren of pulsars achterlatend), terwijl elektronendegeneratie dezelfde taak vervult voor sterren die even zwaar wegen als onze zon.
Bovendien zou het kwantumeffect dat voorkomt dat materie ineenstort tot een oneindige dichtheid, zo geloven wetenschappers, op grote schaal dat de rebound “niet plaatsvindt wanneer het universum de Planck-grootte bereikt, zoals eerder werd verwacht; het treedt op wanneer de energiedichtheid van materie de Planck-dichtheid bereikt. Het universum 'stuitert' wanneer de energiedichtheid van materie de Planck-schaal bereikt, de kleinst mogelijke afmeting in de natuurkunde. '
"Met andere woorden, kwantumzwaartekracht kan relevant worden wanneer het volume van het universum 75 ordes van grootte groter is dan dat van Planck", schrijven de auteurs van het artikel dat in het arXiv-blok is gepubliceerd.
Op zoek naar de ster van Planck
Als een van deze "objecten" bestaat, zal het natuurlijk onvoorstelbaar klein zijn (zelfs in vergelijking met een atoom), met een diameter van 10 ^ -10 centimeter. En toch zal het 30 ordes van grootte groter zijn dan de Planck-lengte (die 1,61619926 x 10 ^ -35 meter is).
Wat betreft hoe de Planck-ster er voor de waarnemer uitziet, en dit is echt interessant, de factor van tijddilatatie zal vooral duidelijk zijn. De tijd die zich voortbeweegt, verloopt niet voor iedereen hetzelfde. Het stroomt anders op het aardoppervlak en in een lage baan om de aarde, hoewel het effect verwaarloosbaar is. De snelheid waarmee de tijd tikt, zou dramatisch moeten variëren rond zware sterren en planeten, en rond zwarte gaten.
Voordat het licht de waarnemingshorizon passeert, begint het de tijddilatatie te voelen. We kunnen hier niet zeker van zijn - we weten niet eens wat er in zwarte gaten gebeurt - maar sommige van de beste geesten ter wereld suggereren dat de tijd daar bijna volledig stopt. Maar je kunt het van buitenaf niet zien.
Als dit moeilijk te begrijpen is, en als je de film Interstellar hebt gezien, onthoud dan de aflevering met de waterwereld. (Spoiler alert). Vanwege de nabijheid van Gargantua - het zwarte gat, het wormgat waar het team doorheen ging - was een uur voor mensen op het aardoppervlak gelijk aan tientallen jaren elders. Hierdoor, en ondanks het feit dat de eerste mens tien jaar eerder op deze planeet landde, is het heel goed mogelijk dat de vrouwelijke astronaut daar maar een paar uur bleef tot de tweede groep arriveerde. Haar baken was actief, maar er werden geen uitzendingen ontvangen.
Toch: elke Planck-ster kan slechts een moment vóór de "rebound" leven: een geschatte "tijdsduur die het licht nodig heeft om hem te overwinnen". Maar voor een externe waarnemer zal het miljoenen of zelfs miljarden jaren leven … en naast het zwarte gat zelf blijven bestaan.
Minder probleem
Op dit punt begin je precies te begrijpen wat natuurkundigen zien in dit puur theoretische model. Uiteindelijk keert het terug naar het zwarte gat en de informatieparadox. Volgens wetenschappers, als we de singulariteit vervangen door een Planck-ster, is deze paradox geen probleem meer.
Ze beweren dat zwarte gaten, die gedurende hun leven langzaam massa verliezen als gevolg van de geleidelijke emissie van Hawking-straling, na verloop van tijd X zullen botsen met de uitdijing van Planck-sterren in hun kernen: op een gegeven moment zal alle informatie die het opslaat, worden vrijgegeven. …
Wat nog meer? Wetenschappers zeggen dat Planck-sterren "een detecteerbaar signaal kunnen produceren, van kwantumgravitatie-oorsprong, met een golflengte in de orde van 10-14 cm". Met andere woorden, er kan een manier zijn om er een te vinden, of op zijn minst het zoekbereik te verfijnen door naar bepaalde gammastraalsignaturen te kijken. Misschien hebben we zo'n handtekening al gevonden, we weten er gewoon niets van.
Ilya Khel
