Credit: NASA
Er is nogal wat opschudding ontstaan over een artikel in Nature, dat de titel ‘Stephen Hawking: There are no black holes‘ heeft. De beroemde natuurkundige Hawking, die zoals we weten door de zeldzame neurologische aandoening amyotrofe laterale sclerose aan een rolstoel gekluisterd is, die zou beweren dat zwarte gaten niet bestaan? Hij is toch degene die in 1974 als eerste aantoonde dat zwarte gaten wel degelijk straling kunnen uitzenden, de zogenaamde Hawkingstraling of Bekenstein-Hawkingstraling? Ja klopt, dat was dezelfde Hawking. En nu zouden ze volgens hem opeens niet meer bestaan, die objecten waarvan de ontsnappingssnelheid zo groot is dat zelfs licht niet meer kan ontsnappen? Maar gelukkig wordt de soep niet zo heet gegeten als ze wordt opgediend: Hawking denkt nog steeds dat zwarte gaten bestaan, alleen ziet hun waarnemingshorizon er volgens zijn laatste inzichten anders uit dan men eerst dacht.
De waarnemingshorizon van een zwart gat
Volgens de Algemene Relativiteitstheorie van Albert Einstein is de waarnemingshorizon de grens waar ruimte en tijd zoveel verbogen zijn dat niets daar meer kan ontsnappen, zelfs licht niet, dat de hoogste snelheid in het heelal heeft. Hawking zelf toonde zoals gezegd in 1974 aan dat zwarte gaten toch kunnen ‘verdampen’, doordat paren van deeltjes en antideeltjes er in slagen om één van hun tweetjes richting vrijheid te sturen (zie afbeelding hieronder).
Credit: NAU.
Het probleem waar de Hawkingstraling mee te maken heeft is dat het een soort van ‘firewall’ rondom het zwart gat lijkt te creëren, de deeltjes die erin slagen om uit de wurggreep van het zwarte gat te ontsnappen zouden voorkomen dat andere deeltjes in het zwarte gat vallen en daarmee zouden ze een firewall vormen. Een ander probleem waar de natuurkundigen tot vandaag de dag mee worstelen is de zogenaamde informatieparadox van zwarte gaten: wat gebeurt er met de informatie, bijvoorbeeld informatie over de massa, samenstelling en dichtheid van de ster wiens kern na een supernova-explosie tot zwart gat ineenkromp. Blijft die informatie ook bá¬nnen de waarneemhorizon ergens bestaan? De tweede wet van de thermodynamica zegt dat met de tijd de entropie van een systeem toeneemt – in termen van informatie: de benodigde informatie om een systeem te beschrijven kan niet afnemen. Maar bij een zwart gat lijkt die entropie en daarmee de hoeveelheid informatie juist af te nemen, dus tegenstrijdig aan de tweede wet van de thermodynamica. In een recent gepubliceerd artikel, dat Hawking op de arxiv preprint server plaatste, een tikkeltje vreemd getiteld als “Information Preservation and Weather Forecasting for Black Holes“, komt Hawking met een nieuw voorstel, waarmee hij hoopt de problemen van de firewall en informatie te tackelen.
De schijnbare horizon van een zwart gat
In plaats van de scherp begrensde waarnemingshorizon (zie afbeelding hierboven) komt Hawking met een zogenaamde schijnbare horizon (Engels: ‘apparent horizon’), die zich om het zwarte gat zou bevinden. Die grens zou niet door de oneindige kromming van ruimte en tijd gevormd worden, maar wel door quantumfluctuaties en het resultaat zou een niet scherp begrensde, turbulente laag zijn, waaruit informatie vanuit het zwarte gat kan ontsnappen. De turbulentie zorgt er voor dat de informatie door elkaar wordt gehutst, zodanig dat het niet meer kan worden herkend. Zwarte gaten bestaan volgens Hawking dus wel degelijk, alleen hebben ze een schijnbare horizon in plaats van een waarnemingshorizon. De titel boven het artikel in Nature is wat dat betreft dus nogal misleidend. Ad, bedankt voor het plaatsen van een topic over dit artikel in de Astrocorner! Bron: Nature.com + Universe Today.
