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. Credit: Oglethorpe University
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.
