Knal!
Astronomen vermoeden dat in de eerste seconde nadat het heelal ontstond, ook de allereerste zwarte gaten ontstonden. Deze kleine, maar zeer compacte objecten – denk aan een deeltje ter grootte van een atoom dat de massa van een berg hanteert – worden ‘oorspronkelijke zwarte gaten’ genoemd. Maar er is een probleem: er is nog steeds geen bewijs dat ze ooit hebben bestaan.
Nu hebben wetenschappers een nieuw idee voorgesteld: misschien ligt het bewijs voor ons, hier op aarde.
In nieuw onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Fysica van het donkere heelalconcluderen onderzoekers dat de oude objecten waarneembaar bewijs kunnen hebben achtergelaten in de vorm van microscopisch kleine tunnels, of zelfs in uitgeholde objecten buiten onze planeet, zoals asteroïden. Hoewel de kans om microtunnels op aarde te vinden waarschijnlijk klein is, kunnen ze aanwezig zijn op plaatsen om ons heen, zoals de rotsen, het glas en het metaal van gebouwen – vooral oude gebouwen.
“Het moeilijkste om te zien is wat zich vlak voor je neus bevindt”, vertelde Dejan Stojkovic, hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Buffalo en co-auteur van het onderzoek, aan Mashable.
NASA-wetenschapper bekeken eerste Voyager-beelden. Wat hij zag bezorgde hem koude rillingen.
Zwarte gaten zijn bijna onvoorstelbaar compact. Als de aarde (hypothetisch) in een zwart gat zou worden verpletterd, zou de diameter minder dan 2,5 cm zijn. Tegenwoordig ontstaan er veel zwarte gaten na de ineenstorting van massieve objecten zoals sterren, met name na gewelddadige supernova-explosies. De objecten zelf zijn niet zeldzaam: alleen al in ons Melkwegstelsel zwerven waarschijnlijk 100 miljoen zwarte gaten rond.
Maar het zoeken naar de eerste zwarte gaten in de ruimte was vruchteloos. Terwijl astronomen met telescopen grote zwarte gaten kunnen ontdekken – omdat deze objecten grote hoeveelheden snel ronddraaiende materie om zich heen verzamelen die een overvloed aan energie uitstralen – zijn oorspronkelijke zwarte gaten te klein om dergelijke materie te accumuleren. Bovendien wordt aangenomen dat zwarte gaten een soort energie uitstralen die Hawking-straling wordt genoemd en die vooral intens zou moeten zijn in kleine zwarte gaten, maar dat is ook nog niet waargenomen. Toch denken natuurkundigen dat ze daarbuiten moeten zijn.
Mashbare lichtsnelheid
“Direct observationeel bewijs voor kleine zwarte gaten bestaat nog steeds niet, maar volgens onze theorieën over het vroege universum zouden ze generiek moeten worden geproduceerd zonder een beroep te doen op enige exotische fysica”, zei Stojkovic.
“Het moeilijkste om te zien is wat er vlak voor je neus staat.”
Dus stelde Stojkovic het unieke idee voor om microscopen te gebruiken om kleine tunnels op aarde te zoeken, gecreëerd door kleine, maar krachtige, oorspronkelijke zwarte gaten. (Ze lieten gaten achter als een kogel die door een glazen wand reist.) Kijken in oudere materialen biedt de beste kansen, simpelweg omdat dergelijke dingen al eeuwen bestaan en meer kans hebben gehad op de inslag van een zwart gat. Het is ook veel goedkoper om naar tunnels te zoeken dan een nieuwe, uiterst gevoelige detector te bouwen, vooral op een wetenschappelijk gebied waar de financiering krap is en zeer concurrerend – zelfs voor NASA.
Oude stenen huizen in Dubrovnik, Kroatië.
Krediet: Jason Wells / Loop Images / Universal Images Group via Getty Images
Een steegje in Fitzrovia, Londen.
Krediet: Alexander Spatari / Getty Images
“Het onderzoeken van oude materialen voor microscopische tunnels zou slechts een klein deel moeten zijn van de kosten van het bouwen van een speciale astrofysische detector (die gewoonlijk miljoenen en zelfs miljarden dollars kost)”, legt Stojkovic uit. “Elke plek op aarde heeft a priori evenveel kans om getroffen te worden door een klein zwart gat.”
De kansen om een tunnel te vinden zijn ‘zeer klein’, merkte hij op, maar dat is de realiteit van het speuren naar bewijsmateriaal dat is achtergelaten door deze oude, ongrijpbare en minuscule deeltjes. Stojkovic merkte op dat natuurkundigen ook met dure detectoren op jacht zijn naar uiterst zeldzame ‘magnetische monopolen’ – een ander verondersteld deeltje. Natuurlijk is het moeilijk gebleken om een magnetische monopool te vinden, maar de wetenschappelijke opbrengst zou enorm zijn.
Hoe opwindend het ook zou zijn om een microtunnel met zwart gat op onze planeet te ontdekken, de onderzoekers stellen ook voor om elders in ons zonnestelsel te zoeken. Meer specifiek bij relatief kleine objecten zoals een maan of asteroïde met een vloeibare kern (Jupiter’s maan Ganymede heeft bijvoorbeeld een vloeibare kern). Een primordiaal zwart gat dat door de ruimte raast, zou zo’n object kunnen beïnvloeden, zijn sterke zwaartekracht kunnen gebruiken om de kern op te zuigen en uiteindelijk, na te zijn ontsnapt, slechts een holle korst achterlaten.
De levensduur van primordiale zwarte gaten van verschillende grootte. Een primordiaal zwart gat ter grootte van de Mount Everest zou een miljard keer zo oud worden als het huidige heelal, aldus NASA. (Het heelal is ongeveer 13,8 miljard jaar oud.)
Krediet: NASA
Zo’n uitgehold object, zo berekenden de onderzoekers, kon niet groter zijn dan ongeveer een tiende van de straal van de aarde (dat wil zeggen zo’n 650 kilometer), anders zou het instorten. Cruciaal is dat telescopen de beweging en massa van een object kunnen onthullen. “Als de dichtheid van het object te laag is voor zijn grootte, is dat een goede indicatie dat het hol is”, zei Stojkovic afzonderlijk in een verklaring van de universiteit.
Dit zijn inderdaad nieuwe ideeën. Maar de mislukte zoektocht naar oorspronkelijke zwarte gaten vergt wellicht onconventioneel denken. Ik vroeg Stojkovic of iemand eerder had geprobeerd naar deze microtunnels op aarde te zoeken.
‘Niet dat wij ons ervan bewust zijn’, zei hij. ‘Misschien heeft nog niemand eraan gedacht.’
