Natuur- en sterrenkundigen bedenken de gekste dingen bij hun pogingen om de kosmos beter te begrijpen. In de Far Out-rubriek elke maand een mooi voorbeeld. Ditmaal: kun je je warp drive een boost geven door er een zwart gat mee in te vliegen?

Stel, je hebt een ruimteschip met een warp drive: zo’n aandrijving uit Star Trek waarmee je sneller dan het licht van ster naar ster kunt reizen. Dan klinkt het zo ongeveer als de domst denkbare actie om daar een zwart gat mee in te vliegen. Want hé, die dingen zijn toch het ultieme voorbeeld van eenrichtingsverkeer? Je kunt er wel in, maar als je er eenmaal in zit, kom je er nooit meer uit, toch?

Nou nee; als het goed is, zou je met een warp drive een zwart gat ook weer moeten kunnen verlaten. Sterker nog, zo schrijven natuurkundigen Remo Garattini en Kirill Zatrimajlov van de Italiaanse Universiteit van Bergamo in een recent wetenschappelijk artikel: je zou zo’n gat zelfs kunnen gebruiken om je ruimteschip een boost te geven. Een leuke plotwending voor een Star Trek-aflevering waarin de nood (weer eens) erg hoog is. En misschien helpt het werk van de twee Italianen ons ook wel bij het realiseren van mini-warp-drives in het lab.

Meer van Far Out:

• Zijn er misschien toch deeltjes sneller dan het licht?
• Zit er een oeroud zwart gat in het binnenste van de zon?

In je eigen bubbel

Wil je een sciencefictionverhaal waarin je hoofdpersonen er geen jaren, decennia of zelfs eeuwen over doen om bij een andere ster te komen, dan zul je ze een manier moeten geven om sneller dan het licht te reizen. Oké, eigenlijk kan dat volgens de speciale relativiteitstheorie van Albert Einstein helemaal niet – maar als fictieschrijver mag je zo’n regel best aan je laars lappen. Je verzint gewoon een of andere futuristische aandrijving met een overtuigend klinkende naam en hoppa: je personages kunnen vooruit.

Maar de warp drive heeft meer om het lijf dan dat. Die zou in theorie écht kunnen werken, becijferde de Mexicaanse natuurkundige Miguel Alcubierre in 1994. Wat je dan in feite doet om sneller dan het licht van A naar B te komen, is de ruimte vóór je schip samendrukken en de ruimte áchter je schip uitrekken. Meer dan een detail is dat je daarvoor wel een soort bubbel rond het ruimteschip moet maken waarbinnen de ruimte een negatieve energie heeft, waar je dan weer negatieve massa voor nodig zou hebben – en we hebben geen idee of zoiets mogelijk is.

Stel nu even dat we Alcubierre’s recept toch werkend weten te krijgen. Dan, zo liet natuurkundige Homer Ellis zien in 2004, zou je met zo’n aandrijving in principe ongeschonden een zwart gat in en uit kunnen vliegen. Normaal gesproken geldt voor zo’n gat dat je er nooit meer uit komt als je eenmaal de zogenoemde waarnemingshorizon bent gepasseerd. In plaats daarvan ga je onherroepelijk naar het midden toe, alsof je met een roeibootje de Niagara-watervallen af dondert. Maar binnen je eigen warp-bubbel bepaal je als het ware zelf hoe het water stroomt. En dat kan prima de andere kant op zijn, het zwarte gat weer uit.

Niet te diep!

Garattini en Zatrimajlov borduren daar in hun nieuwe artikel op voort door te berekenen dat zo’n zwart gat je zelfs een voordeel zou kunnen opleveren. Het blijkt namelijk dat als je snel genoeg naar het gat toe beweegt, de hoeveelheid negatieve energie die je nodig hebt voor je warp-bubbel afneemt. “Het zwarte gat helpt de aandrijving”, vat Garattini die vondst samen.

Nu kun je je afvragen of je daar écht wat mee opschiet. Als je bij het zwarte gat vandaan vliegt, wordt de hoeveelheid negatieve energie die je warp drive nodig heeft namelijk juist groter. Het zou daarom zomaar kunnen dat de totale benodigde hoeveelheid voor de trip richting het zwarte gat én weer terug hetzelfde blijft.

Bovendien is onduidelijk wat er gebeurt als je niet op tijd het stuur omgooit. Garattini en Zatrimaylov hebben namelijk alleen kunnen berekenen wat er in de buurt van de horizon van het zwarte gat met de warp drive gebeurt.

Minuscule pilaartjes

Een intrigerend zijspoor is dat natuurkundige Harold White en zijn team een paar jaar geleden de warp drive wat dichter bij de werkelijkheid brachten met een recept voor een mini-variant die je in het lab zou kunnen maken. Bekend was al dat je, als je twee metalen platen heel dicht bij elkaar zet, daartussen een klein beetje negatieve energie ontstaat: het zogenoemde casimireffect. White en collega’s ontdekten dat als je tussen die platen een soort minuscule pilaartjes plaatst, de ontstane negatieve energie zich als het ware rond die pilaartjes verzamelt. Daar zou je dan mini-warp-bubbeltjes kunnen laten vormen.

Garattini en Zatrimajlov haken daar nu bij aan. Misschien, suggereren ze, zou je het ‘bouwen’ van zo’n mini-warp-drive makkelijker kunnen maken met behulp van het door hun ontdekte verschijnsel, dat de hoeveelheid negatieve energie die je daarvoor nodig hebt immers verkleint. Of je daar iets aan hebt als je een échte warp drive wilt, dus eentje waarmee je sneller dan het licht kunt gaan? Dat betwijfelt natuurkundige Frank Saueressig van de Radboud Universiteit ten zeerste. “Daarvoor is het effect te klein.” Wel zou je volgens hem met een tragere lab-warp-drive kunnen aantonen dat het effect überhaupt bestaat, “wat een heel interessante eerste stap zou zijn”.

Kortom, een aandrijving voor een Enterprise-achtig ruimteschip lijkt met deze vondst niet per se dichterbij te komen – en of een toekomstige kapitein Picard (of Kirk, of Janeway, of wie dan ook) er in het heetst van de strijd wat aan zou hebben, is ook de vraag. Maar hé, dat natuurkundigen genoeg in warp drives zien om er serieuze publicaties aan te wijden, is op zich al cool.

Deze Far Out staat ook in KIJK 3-2025.