25 mei 2019

Singulariteit zwarte gaten beschreven met loop-kwantumzwaartekracht

Voorstelling van een zwart gat. De onderste helft is volgens Einstein’s ART, het zwarte gat dat alles binnen z’n grenzen vasthoudt, zelfs licht. De bovenste helft toont de effecten van LQG, waardoor informatie toch bewaard kan blijven. Credit: A. Corichi and J. P. Ruiz.

Er schijnt een gezegde te bestaan dat luidt “zwarte gaten zijn er waar God deelde door nul”. In de wiskunde kan je iets niet door nul delen. Dat gezegde slaat feitelijk op de kern van een zwart gat, de singulariteit, ‘een punt met een oneindig klein volume en een oneindige grote dichtheid, waar ruimte-tijd zo sterk gekromd is dat ruimte en tijd feitelijk ophouden te bestaan. Dit heeft onder meer tot gevolg dat ook de in de gewone natuurkunde geldende wetten in een singulariteit niet meer geldig zijn‘, aldus Wikipedia. Maar nou lijkt dat laatste niet meer juist te zijn, want een drietal natuurkundigen – Abhay Ashtekar en Javier Olmedo (Penn State University) en Parampreet Singh (Louisiana State University) – hebben onlangs in twee vakartikelen betoogd dat je met behulp van loop-kwantumzwaartekracht (Engels: Loop Quantum Gravity, LQG) zelfs een singulariteit kunt beschrijven – voor de liefhebbers zijn hier en daar deze artikelen, gepubliceerd in Physical Review (Letters).

Voorstelling van de gekromde ruimte bij een zwart gat.

Einstein’s Algemene Relativiteitstheorie uit 1915 komt een eind om zwarte gaten te beschrijven, maar net als de kwantum mechanika houdt ‘t op bij de singulariteit van het zwarte gat, het punt waar alle materie in zou zitten. Alle berekeningen komen met oneindigheden, vandaar dat gezegde. Maar met LQG zou het dus wel mogelijk moeten zijn, aldus genoemd drietal. Kern van de LQG is dat ruimtetijd niet gezien wordt als een soort podium waar zich alle dingen in afspelen, maar dat het een fysische entiteit is, die gekromd kan worden. De ruimtetijd is ook niet continu, maar discreet, opgebouwd uit fundamentele, zeer kleine eenheden, kwantum excitaties genoemd, met afmetingen rond de Planck schaal, 10^-35 m. Volgens de ART zou alles wat in een zwarte gat vallen verloren gaan, dus ook informatie – de beroemde informatieparadox. Maar niet volgens de LQG. De effecten die daar het gevolg van zijn roepen volgens Asthekar en z’n collega’s een afstotende kracht op die STERKER is dan de zwaartekracht en die er voor zorgt dat informatie wél behouden kan blijven.

Ashtekar en Singh hebben die LQG eerder al gebruikt om de oerknal te beschrijven, dat was al in 2006. Toen slaagden ze er in om oneindigheden in de oerknal te vermijden door met een soort van Big Bounce te komen, een vorig imploderend heelal dat op een gegeven moment weer explodeert en een nieuw heelal vormt, ons heelal (zie de afbeelding hierboven). Dat hebben ze feitelijk nu weer gedaan en wel voor zwarte gaten. Bron: Koberlein (voor dat gezegde) + Eurekalert.

Reacties

  1. “De ruimtetijd is ook niet continue” –> “De ruimtetijd is ook niet continu”

  2. En een maand later meteen een andere poging van de string club met een eigen theorie…
    https://phys.org/news/2018-12-gravity-mathematically-dynamics-subatomic-particles.html
    Aangezien er niet door nul gedeeld mag worden moet er dus ook bij zwaartekracht een limiet zijn, net zoals bij de lichtsnelheid. De zwaartekracht in het centrum van de aarde is nul, waarom zou dat bij zwarte gaten anders zijn?

  3. Robert Heijd zegt

    Niet dat ik er verstand van heb, maar omdat een zwart gat ook een bolvorm heeft, bewijst dit dat deze toch niet een oneindig object is? Ik zie het altijd als een soort quark-ster, een logische volgende stap in mijn beleving : fuserende elementen in een ster -> elektronen degeneratie materie in een witte dwerg -> neutronen/protonen degeneratie materie in een neutronenster -> quark ster (zwart gat). Maar goed het artikel is wel iets specifieker natuurlijk. 🙂

  4. De waarnemingshorizon van een zwart gat heeft een bolvorm, maar dat is slechts een soort van theoretische grens, waarbinnen de ontsnappingssnelheid groter wordt dan de lichtsnelheid. De materie zelf zit in dat centrum, in de singulariteit. Quark-sterren zouden in theorie ook kunnen bestana, maar ook die zijn net als neutronensterren niet bestand tegen de gigantische zwaartekracht die kan optreden en dan imploderen ze alsnog tot een zwart gat.

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: