29 maart 2024

Ouderdom zwart gat beperkt extra dimensies

braneworld.jpg

Credit: Dimitrios Psaltis van de Universiteit van Arizona.

Vandaag even een stukje theoretische sterrenkunde, met een klein vleugje praktijk. Het droge theoretische gedeelte betreft de zogenaamde extra dimensies. Naast de vier bekende dimensies (3 ruimtedimensies en 1 tijdsdimensie) schijnen er nog een hele bups dimensies te bestaan, die we niet zien omdat ze naar binnen gekruld zijn, gecompactificeerd als het ware. Dimensies die dus gezipt zijn. 😉 Zie bijvoorbeeld m’n astroblog van ruim een jaar geleden over de vraag in hoeveel dimensies we eigenlijk leven. Interessante vraag is uiteraard hoe groot die gezipte dimensies dan wel niet zijn? Praten we over millimeters, picometers, Planckse lengtes? Nou, over die vraag heeft Dimitrios Psaltis van de Universiteit van Arizona (VS) zich in z’n studeerkamer gebogen en het antwoord heeft hij ter publicatie aangeboden aan de makers van het hoogtechnische studeerkamer-natuurkundeblad Physical Review Letters. En het antwoord valt mij eigenlijk reuze mee: de gezipte dimensies kunnen volgens Psaltis niet groter zijn dan 80 μm, oftewel 0,08 mm in volume. Ik had zelf gedacht dat ze véél kleiner zouden zijn. OK, toegegeven het is een bovenste limiet, dus ze kunnen nog steeds verschrikkelijk compact eh.. klein zijn, maar toch. Ze kunnen in principe ook 0,079 mm groot zijn, bijna waarneembaar met het oog. Tenminste, als Psaltis het bij het juiste eind heeft. Hoe heeft hij die limiet eigenlijk berekend? Nou, daarvoor moeten we kijken naar de vier natuurkrachten in het heelal: de sterke, zwakke en electromagnetische wisselwerking én de zwaartekracht. Van dit viertal zijn de eerste drie veel sterker dan de zwaartekracht en dat krachtsverschil is de oorzaak van het falen van de natuurkundigen om alle natuurkrachten in één overkoepelende theorie te bundelen. Een idee dat men oppert is dat zwaartekracht zo zwak is omdat het slechts een stukje laat zien van haar werkelijke kracht. In onze vierdimensionale wereld sijpelt een deel van haar kracht door. In de gecompactificeerde, gezipte ‘braneworld’, zoals de Anglicaanse natuurwetenschappelijke wereld het noemt, is de zwaartekracht veel sterker. En dan komt de crux van Psaltis verhaal: in de buurt van zwarte gaten moet die braneworld merkbaar zijn. De zwaartekracht moet daar sterker  zijn dan elders in het vierdimensionale heelal. Dat heeft weer effect op het tempo van de verdamping van zwarte gaten. Het was Stephen Hawking die in 1974 voor het eerst opperde dat zwarte gaten niet het eeuwige leven hebben, maar kunnen verdampen. Een sterkere zwaartekracht zorgt voor een snellere verdamping. ‘Laat ik daarom kijken hoe oud een zwart gat is en daarmee uitrekenen hoe sterk de zwaartekracht is en dan tenslotte uitrekenen hoe groot de braneworld is‘, moet Psaltis op een mooie dag gedacht hebben. En hij vond inderdaad een zwart gat waarvan op de één of andere manier [1]via de positie, afstand en snelheid van het zwart gat; vraag mij niet hoe hij het kunstje precies flikte. Credit: A. Feild (STScI)Op de figuur is te zien hoe dat zwarte gat een hele zwerftocht door … Lees verder de ouderdom kon worden berekend: XTEJ118+480, een zwart gat ergens dolend in de Melkweg. Psaltis kon uitrekenen dat die minstens 11 miljard jaar oud moet zijn. En die leeftijd leidde hem uiteindelijk weer tot het maximale volume van de extra dimensies van de braneworld van 0,08 mm. Dat lijkt mij een wereld te zijn die net onder de oppervlakte zit van onze eigen wereld. Wie zal als 21-eeuwse dr. Livingstone die onbekende microwereld voor het eerst ontdekken? Wie bang is zich tijdens Hemelvaartdag behoorlijk te zullen vervelen kan het artikel van Psaltis, getiteld ‘Constraints on Braneworld Gravity Models from a Kinematic Limit on the Age of the Black Hole XTE J1118+480’ downloaden en gaan lezen. Bron: Physicsorg.com.

Voetnoten

Voetnoten
1 via de positie, afstand en snelheid van het zwart gat; vraag mij niet hoe hij het kunstje precies flikte.

De zwerftocht van zwart gat XTEJ118+480 door de Melkweg

Credit: A. Feild (STScI)

Op de figuur is te zien hoe dat zwarte gat een hele zwerftocht door de melkweg heeft gemaakt.
Share

Speak Your Mind

*