Wie opgroeide in de jaren negentig kon er niet omheen: de hit ‘Black Hole Sun’ van grungeband Soundgarden. Vooral de videoclip sprak tot de verbeelding, waarin allerlei mensen het zwarte gat dat de zon was geworden in werden getrokken.
Maar hé, dat slaat natuurlijk nergens op. Buiten dat ze allebei in het heelal te vinden zijn, hebben onze zon en zwarte gaten niets met elkaar te maken… Toch?
Nou, misschien wel, schrijft een internationaal team van sterrenkundigen in The Astrophysical Journal. Nee, de zon zal niet plotseling in een zwart gat veranderen. Wel is er een minuscule kans dat er al miljarden jaren diep in zijn binnenste zo’n object verborgen zit. En dat kan op termijn wel degelijk grote gevolgen voor de aarde hebben.
Voor de site van het populairwetenschappelijke tijdschrift KIJK schreef ik een longread over stervende sterren. Het eerste voorbeeld van een type stuk dat ik zelf bij KIJK had voorgesteld, in navolging van Amerikaanse magazines als Popular Mechanics, die online steeds meer lijken in te zetten op dit soort tijdloze uitlegstukken.
Voor Nederlandse bladen leek me dat misschien nog wel een beter idee. Die worden tegenwoordig meestal gemaakt door extreem kleine teams. Teams die al blij zijn als ze hun tijdschrift goed gevuld en met alle puntjes op de i bij de drukker weten te krijgen. Vaak komen daar dan nog allerlei al dan niet commerciële specials, scheurkalenders en andere producties bij. Want in de bladenwereld van 2023 moet je elke cent pakken die je pakken kunt.
Groot op het omslag van de nieuwe KIJK: mijn artikel over wormgaten!
Het standaardverhaal over deze shortcuts door de ruimtetijd is dat áls ze al bestaan, je er niet doorheen kunt reizen zonder gekke zaken als materie met een negatieve massa of dito energie. Kortom: leuk voor sciencefictionverhalen, die dingen, maar in de praktijk heb je er niks aan.
Toch zie je – als je tenminste populairwetenschappelijke sites met een beetje een bèta-insteek volgt – geregeld berichten die claimen dat we wél door zwarte gaten zouden kunnen reizen. En die stukjes komen in de regel niet uit een dikke duim. Meestal liggen daar netjes gepubliceerde wetenschappelijke artikelen aan ten grondslag die inderdaad spreken over traversable, of zelfs humanly traversable wormholes.
Is dat negatieve-massa-verhaal dan inmiddels achterhaald en kunnen we straks de tripjes in Contact en Interstellar werkelijkheid gaan maken? Lees er alles over in het novembernummer van KIJK, hier online te bestellen. (Tipje van de sluier: ja, je kunt zonder materie met negatieve energie – maar dan moet je wel aannames over ons heelal doen waarvan het zeer de vraag is of die kloppen.)
Stel dat wormgaten werken zoals vaak wordt voorgespiegeld in films. Je reist erdoor en bent in een oogwenk duizend lichtjaar verderop. Dan heb je dus een afstand afgelegd waar het licht duizend jaar over had gedaan – en is je snelheid, althans vanuit het oogpunt van het heelal buiten het wormgat, veel hoger dan die van het licht geweest.
Aan de ene kant is dat natuurlijk hét grote voordeel van een wormgat. Aan de andere kant leidt het ook tot grote problemen, zegt sterrenkundige Thomas Bronzwaer van de Radboud Universiteit. “Als iets sneller dan het licht kan gaan, ligt de volgorde van twee gebeurtenissen niet meer vast. En dan krijg je paradoxen. Stel bijvoorbeeld dat ik een brief schrijf die jij vervolgens ontvangt.
Als we snelheden hoger dan de lichtsnelheid toestaan, kun jij die brief ontvangen voordat ik hem geschreven heb. Maar wat als ik vervolgens besluit iets anders in die brief te zetten? Daarom geloven we dat niets sneller dan het licht kan gaan.”
In een recent wetenschappelijk artikel beweren natuurkundigen Juan Maldacena en Alexey Milekhin echter dat dit probleem eigenlijk een non-issue is. Volgens hen schrijft de quantummechanica namelijk voor dat “de tijd die het duurt om door een wormgat te gaan langer moet zijn dan de tijd die het kost om ‘buitenom’ van het ene uiteinde naar het andere reizen”. En als dat zo is, krijg je ook geen gekke situaties waarbij een gevolg aan zijn eigen oorzaak voorafgaat.
Je zou er zomaar van wakker kunnen liggen. Elk moment kan het heelal ten einde komen. Nu bijvoorbeeld. Oké, toch niet. Nu dan? Weer niet. Phew. Misschien hebben we zelfs nog tot het eind van dit artikel. Of, wat waarschijnlijker is, nog zo’n 100 miljoen miljard miljard miljard jaar. Maar feit blijft: op elk moment is er een minuscule kans dat het universum er de brui aan geeft.
Waar dat voor de gemiddelde heelalbewoner zal klinken als een punt van zorg, zijn natuur- en sterrenkundigen vooral razend geïnteresseerd in dit verschijnsel. Want stel nu dat het gemiddeld langer of juist korter duurt voordat het heelal op deze manier komt te overlijden. Dan zou dat kunnen wijzen op nieuwe deeltjes of natuurkrachten.
Maar ja: hoe bestudeer je een verschijnsel dat waarschijnlijk nog onvoorstelbaar lang op zich laat wachten – en dat, áls het een keer plaatsvindt, gelijk alle leven in het heelal uitroeit? Door te kijken naar botsingen tussen zwarte gaten, stelt de Georgische natuurkundige Mariam Chitishvili samen met drie collega’s in een recent artikel.
Lees deze aflevering van de rubriek Far Out, eerder gepubliceerd in KIJK 3/2022, nu online.
In eerste instantie lijkt het moeilijk om twee dingen te bedenken die meer van elkaar verschillen dan een zwart gat en een atoom. De lichtste zwarte gaten die we tot nu toe hebben ontdekt, zijn nog altijd een paar keer zo zwaar als onze eigen zon, de zwaarste exemplaren hebben een tientallen miljarden keren grotere massa. Een waterstofatoom weegt een triljard keer zo weinig als een korreltje zand. Wat kan het een dan met het ander gemeen hebben? Nou, best wel wat, zeggen natuurkundige Taishi Ikeda van de Sapienza-universiteit in Rome en collega’s. Zij zien een intrigerende overeenkomst tussen enerzijds zwarte gaten en hun omgeving, en anderzijds een atoomkern of molecuul omringd door elektronen. En daarmee hopen ze nieuwe deeltjes op het spoor te komen.
Lees het volledige artikel op de site van KIJK. Niet de makkelijkste Far Out-aflevering om te schrijven; hoop dat ie een beetje werkt.
Als een zware ster ‘overlijdt’, laat ie een zwart gat achter – en volgens onze huidige theorieën kunnen zulke gaten maximaal 45 keer zoveel wegen als onze zon. De twee LIGO-detectoren in de VS en de Europese detector Virgo bij Pisa in Italië hebben echter zwaartekrachtsgolven gezien, afkomstig van twee samensmeltende zwarte gaten met massa’s die daarboven liggen. De vraag is nu hoe zulke gaten hebben kunnen ontstaan.
Als wetenschappers ergens zeker van zijn, is het wel dat de waarde van het getal pi overal en altijd hetzelfde is. Deel de omtrek van een cirkel door de diameter, en je krijgt 3,14159 – gevolgd door nog een oneindig lange rij cijfers achter de komma, waarvan er inmiddels enkele biljoenen zijn uitgerekend. Met dat in het achterhoofd klinkt het plan van natuurkundige Carl-Johan Haster in eerste instantie vrij onzinnig: laat pi variëren tussen -20 en 20, en kijk welke waarde het beste werkt.
Nu rekent Haster niet met omtrekken en diameters van cirkels, maar met zwaartekrachtsgolven. Oftewel: de trillingen in de ruimtetijd die volgens Einsteins algemene relativiteitstheorie bijvoorbeeld ontstaan als twee zwarte gaten samensmelten. Zo’n trilling laat zich namelijk omschrijven door een fikse formule die onder meer pi bevat. Door te kijken of de waarde van pi waarbij de formule de trilling het best omschrijft ook overeenkomt met de wiskundige waarde van pi, check je in feite of de relativiteitstheorie wel klopt. Stel immers dat een pi van, zeg, 14,75465 veel beter werkt dan eentje van 3,14159 – dan moet er wel iets mankeren aan die theorie.
Lees de nieuwe Far Out op de site van KIJK of in het net verschenen augustusnummer van het blad. (Overigens had die bladversie als oorspronkelijke kop mijn absolute dieptepunt als koppenbedenker: ‘Einstein op de pi-jnbank.’ Gelukkig had de redactie een beter idee.)
Alweer bijna vijftien jaar geleden werd Pluto gedegradeerd tot dwergplaneet, maar dat betekent niet dat ons zonnestelsel voor eeuwig slechts acht volwaardige planeten zal tellen. In 2016 meldden namelijk twee astronomen, Mike Brown en Konstantin Batygin, dat ze mogelijk tekenen hadden gezien van een nieuwe, negende planeet, die tot tien keer zo zwaar als de aarde zou zijn.
Maar inmiddels zijn we vier jaar verder en is niemand erin geslaagd Planet Nine daadwerkelijk met een telescoop in beeld te krijgen. Toch staat het bewijsmateriaal ervoor nog steeds overeind. Allerlei ruimterotsen in de buitenwijken van ons zonnestelsel bewegen op manieren die maar moeilijk te verklaren zijn – tenzij zich daar een zwaar object bevindt dat met zijn zwaartekracht invloed op zijn omgeving uitoefent.
Maar moet dat object dan per se een planeet zijn? Nee, zeggen de Britse natuurkundige Jakub Scholtz en zijn Amerikaanse collega James Unwin in een recent wetenschappelijk artikel. Zij stellen dat we ook met een zwart gat te maken zouden kunnen hebben.
Gek genoeg nog niet hier vermeld, maar: sinds begin van de maand ben ik eindredacteur van de Nederlandse editie van New Scientist! Later misschien meer over mijn overstap, voor nu even een siteberichtje dat ik afgelopen week schreef:
Een zwart gat heeft geen haar, zo nemen natuurkundigen al decennia aan. Wat ze daarmee bedoelen: een zwart gat wordt getypeerd door slechts drie eigenschappen, namelijk zijn massa, zijn draaiing en zijn elektrische lading. Twee zwarte gaten die hetzelfde wegen, even snel in het rond bewegen en dezelfde lading hebben, zijn dus identiek. Het maakt niet uit hoe ze zijn ontstaan of wat ze in de loop der tijd naar binnen hebben getrokken. Natuurkundigen Matthew Giesler en Maximiliano Isi zijn er nu samen met anderen in geslaagd die stelling te testen.
Leuk om te merken dat een nieuwsbericht als dit behoorlijk goed scoort onder de bezoekers. Qua interesses heb ik dus in elk geval een boel met mijn nieuwe publiek gemeen.
