In de astrofysica bestaat er een gezegde dat ‘zwarte gaten geen haar hebben’.
Dit betekent dat zwarte gaten in de algemene relativiteitstheorie uitzonderlijk simplistische objecten zijn. Het enige wat je nodig hebt om een zwart gat te beschrijven is de massa, de elektrische lading en de rotatiesnelheid. Met die drie getallen alleen al weet je alles over zwarte gaten. Met andere woorden: ze zijn kaal en hebben geen extra informatie.
Dit aspect van zwarte gaten is erg frustrerend voor astrofysici, die wanhopig willen begrijpen hoe deze kosmische reuzen werken. Maar omdat zwarte gaten geen ‘haar’ hebben, is het onmogelijk om er meer over te weten te komen en wat de oorzaak is van hun beweging. Helaas blijven zwarte gaten enkele van de meest intrigerende en mysterieuze objecten in het universum.
Maar het concept van ‘haarloze’ zwarte gaten bouwt voort op ons huidige begrip van de algemene relativiteitstheorie, zoals oorspronkelijk geformuleerd door Albert Einstein. Dit relativistische beeld concentreert zich op de kromming van ruimte-tijd. Elke entiteit die massa of energie heeft, zal de ruimte-tijd eromheen buigen, en die kromming vertelt die entiteiten hoe ze moeten bewegen.
Verwant: De beroemde zwart-gat-paradox van Stephen Hawking heeft mogelijk eindelijk een oplossing
Maar dit is niet de enige manier om de relativiteitstheorie op te bouwen. Een geheel andere benadering zou zich in plaats daarvan concentreren op “warp” in plaats van op de kromming van de ruimte-tijd. In deze afbeelding wordt elke entiteit die massa of energie heeft, omgeven door ruimtetijd, en deze draaiing vertelt andere objecten hoe ze moeten bewegen.
De twee benaderingen, de ene gebaseerd op buiging en de andere gebaseerd op torsie, zijn wiskundig equivalent. Maar omdat het Einstein was die als eerste op krommingen gebaseerde taal ontwikkelde, is deze op veel grotere schaal gebruikt. De torsiebenadering, bekend als “parallelle” zwaartekracht vanwege het wiskundige gebruik van parallelle lijnen, biedt volop ruimte voor interessante theoretische inzichten die niet duidelijk naar voren komen in de krommingsbenadering.
Een team van theoretische natuurkundigen heeft bijvoorbeeld onlangs ontdekt hoe parallelle dimensionale zwaartekracht het probleem van zwart gathaar zou kunnen oplossen. Ze hebben hun werk gedetailleerd beschreven in een artikel dat is gepubliceerd in een preprint-database arXiv in juli. (Het onderzoek is nog niet door vakgenoten beoordeeld.)
Het team onderzocht mogelijke uitbreidingen van de algemene relativiteitstheorie met behulp van een zogenaamd scalair domein, een kwantumobject dat de hele ruimte en tijd bewoont. Een beroemd voorbeeld van een scalair veld is het Higgsdeeltje, dat verantwoordelijk is voor het geven van massa aan veel deeltjes. Mogelijk zijn er nog meer scalaire velden die het universum bevolken en op subtiele wijze de werking van de zwaartekracht veranderen. Natuurkundigen hebben deze scalaire velden al lang gebruikt in hun pogingen om de aard van kosmische mysteries zoals donkere materie en donkere energie te verklaren.
In de algemene relativiteitstheorie, gebaseerd op uniforme kromming, zijn er slechts een paar manieren om scalaire velden toe te voegen. Maar parallel aan de zwaartekracht op afstand zijn er nog veel meer opties. Het onderzoeksteam heeft een manier ontdekt om scalaire velden aan de algemene relativiteitstheorie toe te voegen met behulp van het parallellisme-framework. Vervolgens gebruikten ze deze aanpak om te onderzoeken of deze scalaire velden, die anders misschien onzichtbaar zouden zijn, in de buurt van zwarte gaten zouden kunnen verschijnen.
Het eindresultaat: scalaire velden toegevoegd aan de algemene relativiteitstheorie hebben zwarte gaten, wanneer ze door de parallelle lens worden onderzocht, wat haar gegeven.
Het ‘haar’ is in dit geval de aanwezigheid van een sterk scalair veld nabij de waarnemingshorizon van het zwarte gat. Belangrijker nog is dat dit scalaire veld informatie over het zwarte gat bevat, waardoor wetenschappers meer over zwarte gaten kunnen begrijpen zonder erin te hoeven duiken.
Nu de onderzoekers hebben bepaald hoe ze zwarte gaten wat haar kunnen geven, moeten ze vervolgens werken aan de observationele gevolgen van deze bevindingen. De toekomst bijvoorbeeld waarnemingen van zwaartekrachtgolven Het kan subtiele kenmerken van deze scalaire velden onthullen bij de botsingen van zwarte gaten.
“Reizende ninja. Onruststoker. Spekonderzoeker. Expert in extreme alcohol. Verdediger van zombies.”
More Stories
China is van plan het Tiangong-ruimtestation uit te breiden; Stel deze in op “Space Rule” omdat het ISS wordt uitgeschakeld
De Verenigde Staten detecteren het eerste geval van de H5N1-vogelgriep bij een varken, wat aanleiding geeft tot bezorgdheid voor de mens
NASA zal in 2025 de ruimtewandelingen aan boord van het internationale ruimtestation hervatten na een lek in het ruimtepak