Zwarte gaten zijn de beruchtste objecten in het heelal: niets kan eruit ontsnappen, zelfs licht niet. Hun theoretische tegenhangers zijn witte gaten, plekken waar juist niets ín kan vliegen. Decennialang werden die nauwelijks serieus genomen. Maar nu hebben wetenschappers ze uit het verdomhoekje gehaald om er een groot natuurkundig probleem mee aan te pakken.
Ze behoren tot de meest tot de verbeelding sprekende objecten in de kosmos: zwarte gaten. Oftewel: plekken waar materie zo dicht opeengepakt zit, dat zelfs licht niet aan ze kan ontsnappen.
Zwarte gaten volgen uit de relativiteitstheorie van Albert Einstein. Die beschrijft hoe ruimte en tijd (kortweg: de ruimtetijd) worden vervormd door de aanwezigheid van materie. Bij alledaagse objecten is die vervorming verwaarloosbaar klein. Maar een hoge concentratie massa vervormt de ruimtetijd zó sterk dat zelfs lichtgolven erdoor worden afgebogen.
Licht reist normaal gesproken in een rechte lijn, maar eenmaal in de buurt van een zwart gat koerst het onherroepelijk naar het middelpunt. Daaromheen zit een waarnemingshorizon: een denkbeeldige bol waarvan de inhoud van buitenaf nooit zichtbaar zal zijn. Vandaar de benaming zwart gat.
Lees ook:
Witte gaten zijn (geen) kosmische kletskoek?
Naast zwarte gaten zijn ook wítte gaten een uitkomst van de relativiteitstheorie, zo beschreef Sovjet-kosmoloog Igor Novikov in 1965. In de wiskundige formules voor de ruimtetijd rondom een zwart gat kan de tijd worden omgedraaid. Dan krijg je een situatie waarin alles rond het zwarte gat ‘omgekeerd’ plaatsvindt. Rondom de dicht opeengepakte materie ontstaat dan nog steeds een waarnemingshorizon, maar in plaats van naar het midden toe beweegt alles uitsluitend naar buiten.
Witte gaten mogen dus bestaan van de relativiteitstheorie. Maar onduidelijk is hoe de ‘verkeersregels’ van de waarnemingshorizon kunnen veranderen. Ook dringt de vraag zich op hoe een object dat alleen maar materie naar buiten spuwt en dus almaar kleiner wordt ooit kan zijn ontstaan.
De theorie van Novikov verstofte jarenlang in de hoek van de kosmische kletskoek. Maar theoretisch natuurkundigen hebben deze binnenstebuiten gekeerde zwarte gaten daar onlangs uit gehaald. Volgens hen kunnen ze licht werpen op hoe we de twee belangrijkste theorieën binnen de huidige natuurkunde door één deur kunnen laten gaan.
Dit is het begin van het artikel over witte gaten dat je kunt lezen in KIJK 4/2024. Bestel deze editie in onze webshop, of eenvoudig via de knop hieronder.
Tekst: Lucas Ellerbroek
Beeld: ChatGPT 4.0