Hoe beïnvloeden zwarte gaten de tijd?

Er zijn twee manieren om over tijd in relatie tot zwarte gaten na te denken. De ene heeft te maken met hoe lang deze objecten leven, en de andere met hoe tijd erin wordt waargenomen.

Laten we naar de eerste gaan. Als we aan zwarte gaten denken, stellen we ons voor dat ze eeuwig zijn. Maar verrassend genoeg zijn ze dat niet. Volgens Einsteins relativiteitstheorie is een zwart gat een object dat zich bevindt op een punt in de ruimtetijd waar de zwaartekracht zo sterk is dat niets eraan kan ontsnappen. Zelfs licht niet. Alles wat daar binnenkomt of is ontstaan ​​voordat het zwarte gat verscheen, blijft daar. Deze objecten hebben een gebied dat als grens fungeert, de waarnemingshorizon. Alles wat die grens overschrijdt, blijft voor altijd gevangen. Dit is wat we volgens de relativiteitstheorie onder een zwart gat verstaan.

Maar als we kwantummechanica toevoegen, veranderen de zaken. De Britse astrofysicus Stephen Hawking stelde voor dat zwarte gaten een zeer zwakke vorm van straling kunnen uitzenden, bekend als Hawkingstraling. Dit komt doordat, volgens de kwantumfysica, lege ruimte niet echt leeg is; er worden voortdurend paren van deeltjes en antideeltjes gecreëerd. Normaal gesproken annihileren ze elkaar, zelfs wanneer ze ontstaan, en gebeurt er niets. Maar als dit dicht bij de waarnemingshorizon gebeurt, kan het ene deeltje ontsnappen en uit het zwarte gat worden geslingerd, terwijl het andere erin kan vallen. Het eindresultaat is dat het zwarte gat een zeer kleine hoeveelheid massa verliest.

Na verloop van tijd zorgt dit proces ervoor dat het zwarte gat energie verliest, omdat energie en massa volgens Einsteins vergelijking (e = mc²) gelijk zijn. Het resultaat is dat ze uiteindelijk hun massa verliezen en zwarte gaten verdampen. Hoewel dit extreem langzaam gebeurt. Zo heeft ons sterrenstelsel bijvoorbeeld een superzwaar zwart gat in het centrum, ongeveer een miljoen keer de massa van de zon. Je kunt je dus wel voorstellen hoe lang het zal duren voordat het verdwijnt vanwege die kleine, constante stralingsverliezen waar ik het over had. De totale leeftijd van het heelal is slechts een fractie van de tijd die het kost om te verdampen.

Sommige theorieën suggereren dat microzwarte gaten zich in deeltjesversnellers zouden kunnen vormen. Ze zouden ongelooflijk klein zijn en vrijwel onmiddellijk verdampen. Daardoor vormen ze geen gevaar voor de mens.

Wat de andere manier betreft waarop tijd zich verhoudt tot een zwart gat, is hoe de nabijheid van een van deze hemellichamen de tijd beïnvloedt. Zoals ik al eerder zei, is de zwaartekracht nabij een zwart gat erg sterk, en dat verandert onze waarneming van tijd en ruimte. Als een waarnemer die zich ver van het zwarte gat bevindt, iets op zich af ziet komen dat de waarnemingshorizon nadert, zal hij zien dat de tijd langzamer verstrijkt. Alsof de tijd stilstaat.

Integendeel, als de waarnemer richting een zwart gat zou vallen, zou hij niets vreemds opmerken wanneer hij de waarnemingshorizon overschrijdt, de grens waarboven geen terugkeer mogelijk is. De zwaartekracht is zo intens dat niets, zelfs geen licht, kan ontsnappen. Zodra die grens is overschreden, is het lot onafwendbaar: volgens Einsteins relativiteitstheorie zou men in een singulariteit terechtkomen, een punt waar de bekende natuurwetten niet meer gelden.

Yetli Mariana Rosas Guevara heeft een doctoraat in astrofysica en is onderzoeker bij het Donostia International Physics Center (DIPC) .

Coördinatie en schrijven: Victoria Toro .

Vraag per e-mail verzonden door José Manuel Desviat Manzanares .

Nosotras Respondemos is een wekelijkse wetenschappelijke consultatie, gesponsord door het L'Oréal-Unesco ' For Women in Science' -programma en Bristol Myers Squibb , die vragen van lezers over wetenschap en technologie beantwoordt. Deze vragen worden beantwoord door wetenschappers en technologen, leden van AMIT (Association of Women Researchers and Technologists). Stuur uw vragen naar [email protected] of via X #nosotrasrespondemos.

Het advies in deze kliniek is algemeen van aard en vervangt geen medisch advies. Raadpleeg uw zorgverlener als u vragen heeft over uw specifieke probleem.