Impressie van een enkel zwart gat. Credits: NASA
Sterrenkundigen van drie universiteiten – Southampton, Barcelona en Cambridge – hebben ontdekt dat het theoretisch mogelijk is dat in een uitdijend heelal perfect gebalanceerde paren van zwarte gaten ontstaan, die in evenwicht blijven door een kosmische kracht en die zich kunnen voordoen als één enkel zwart gat. Zoals bekend zijn zwarte gaten objecten waarvan de massa zo compact is dat de ontsnappingssnelheid groter is dan de lichtsnelheid en dat niets eruit kan ontsnappen. Ze volgen uit de wetten van de Algemene Relativiteitstheorie van Einstein. Komen zwarte gaten in paren voor dan zullen ze door de onderlinge zwaartekrachtswerking naar elkaar toe spiraliseren en uiteindelijk botsen en samensmelten, zoals ook waargenomen via de zwaartekrachtgolven die dergelijke botsingen produceren.
Maar is dat altijd het geval? Zouden er in een heelal met een kosmologische constante, die afstotend werkt, wellicht ook zwarte gaten kunnen bestaan die perfect gebalanceerd zijn en die als paren keurig samenleven? Op basis van waarnemingen aan type Ia supernovae werd in 1998 vastgesteld dat het heelal versneld uitdijt en die versnelling zou veroorzaakt worden door de donkere energie, waarvan de meeste sterrenkundigen denken dat die donkere energie hetzelfde is als de kosmologische constante Λ, die meer dan honderd jaar geleden door Einstein in z’n veldvergelijkingen werd geïntroduceerd om een statisch heelal te krijgen. Men heeft berekend dat de kosmologische constante 9,8 miljard jaar geleden sterker werd dan de zwaartekracht van de (donkere) materie en dat sindsdien het heelal versneld uitdijt.
Credit: APS/Alan Stonebraker
Oscar Dias (Universiteit van Southampton) en zijn collega’s hebben nu berekend dat in zo’n heelal inderdaad perfecte paren van zwarte gaten kunnen bestaan. Het zou dan gaan om statische zwarte gaten, d.w.z. niet roterende zwarte gaten. De aantrekkende werking van de zwarte gaten op elkaar zou net zo groot zijn als de afstotende werking van de kosmologische constante en dat zou de zwarte gaten in een perfecte balans tot elkaar brengen, zoals geïllustreerd in bovenstaande tekening. De afstand tussen de zwarte gaten zou altijd hetzelfde blijven door de gelijke krachten die op hen werken. Gezien vanaf een afstand zouden de twee zwarte gaten zich kunnen voordoen als één zwart gat. Het zou lastig zijn om te zien of het om één of twee zwarte gaten gaat. Dias et al denken zelfs dat perfecte systemen met drie of vier zwarte gaten mogelijk zijn.
Meer informatie vind je in het vakartikel van Óscar J. C. Dias, Gary W. Gibbons, Jorge E. Santos, Benson Way. Static Black Binaries in de Sitter Space. Physical Review Letters, 2023; 131 (13).
Bron: Universiteit van Southampton.
