Sommige zwarte gaten zouden wel heel vreemde gebiedjes kunnen bevatten waar de toekomst niet te voorspellen is.

Het is misschien wat deprimerend voor mensen die menen dat ze hun leven helemaal in eigen hand hebben, maar: als je het verleden en het heden kent, ligt daarmee ook de toekomst vast. Tenminste, binnen de natuurkunde, of nog preciezer: binnen Albert Einsteins relativiteitstheorie.

Volgens een nieuw wetenschappelijk artikel zouden er echter gebiedjes in zwarte gaten kunnen zijn waar Einsteins theorie wel geldig is, maar waar de toekomst toch niet te voorspellen is. Letterlijk alles kan gebeuren in deze vreemde uithoeken van ons heelal.

Doorn in het oog

Allereerst hoe het zit in een ‘gewoon’ zwart gat. Dat is een gebied in de ruimte waar de zwaartekracht zo sterk is dat niets eraan kan ontsnappen; zelfs licht niet. In zo’n gat valt alle materie naar het midden toe, waar hij opeengeperst wordt in één enkel punt: de singulariteit. Die singulariteit heeft zulke extreme eigenschappen – waaronder een oneindig hoge dichtheid – dat de wetten van de relativiteitstheorie er niet meer opgaan. Vervelend voor fysici, die immers in de regel graag álles willen kunnen doorrekenen, ook het binnenste van zwarte gaten. Maar totdat we met nieuwe theorieën op de proppen komen, is daar weinig aan te doen.

Hebben we het echter over een zwart gat met een elektrische lading, dan is er nog iets geks aan de hand. Als je in zo’n gat valt, kom je op weg naar binnen een grens tegen: de zogenoemde cauchyhorizon. Ben je die gepasseerd, dan beland je in een gebied waar de relativiteitstheorie wél opgaat, maar waar de toekomst toch niet meer is te voorspellen. Dat is de schuld van die singulariteit in het midden, die in dit soort zwarte gaten niet alleen zélf onvoorspelbaar is, maar ook zijn omgeving kan ‘besmetten’ met die onvoorspelbaarheid. En zo’n gebied is een nog grotere doorn in het oog van natuurkundigen dan zo’n enkel punt met een oneindig hoge dichtheid.

Gelukkig leek het erop dat je zo’n gebied nooit daadwerkelijk zou kunnen bereiken. Men dacht namelijk dat de chauchyhorizon in de praktijk dusdanig wordt gebombardeerd door alle materie en straling die in het zwarte gat valt, dat hij zélf in een singulariteit verandert. “En zo’n singulariteit, daar kun je niet doorheen”, zegt theoretisch natuurkundige Aron Jansen van de Universiteit Utrecht. “Het gebied dat erachter ligt, bestaat dan in feite niet meer. Het is op geen enkele manier verbonden met onze wereld en heeft er geen enkele invloed op.”

In je gezicht

Eind goed, al goed? Nee, want de Duits-Amerikaanse wiskundige Peter Hintz publiceerde onlangs met een groep collega’s, waaronder Jansen, een artikel waarin hij betoogt dat het gebiedje achter de cauchyhorizon misschien tóch is te bereiken. Als je in de berekening meeneemt dat ons heelal steeds sneller uitdijt, krijgt de cauchyhorizon van een zwart gat met een flinke lading namelijk een minder hevig bombardement te verstouwen. Daardoor wordt de horizon geen singulariteit, maar een barrière die wél is te passeren.

En dan kun je dus, in principe, het gebied bereiken waar de toekomst niet meer is te voorspellen. In plaats daarvan is er een oneindig grote waaier aan mogelijkheden. Gooi je een bal weg, dan belandt die niet meer per se een paar meter vóór je, maar kan hij ook linksaf slaan of terug in je gezicht stuiteren. (Voor de insiders: zo’n onzekere toekomst doet misschien denken aan de quantummechanica, waarin je ook niet kunt voorspellen wat er gaat gebeuren. Maar met die theorie kun je wel de káns uitrekenen op elke mogelijke uitkomst. In de gebiedjes waar we het hier over hebben, is zelfs dat niet het geval.)

Roterende gaten

Nu is het wel zo dat er voor zover we weten geen zwarte gaten bestaan met een elektrische lading. Oké, zul je zeggen, waar hebben we het dan over? Nou, het zou best kunnen dat het resultaat van Hintz en collega’s ook geldt voor bepaalde zwarte gaten die wél in ons heelal te vinden zijn. De wetenschappers dachten zelf bijvoorbeeld aan roterende zwarte gaten, die wiskundig gezien veel gemeen hebben met geladen zwarte gaten. “Inmiddels hebben andere wetenschappers echter laten zien dat je in zulke gaten de cauchyhorizontoch niet kunt passeren”, stelt Jansen.

Maar ook als er alleen op papier gebiedjes mogelijk zijn waar de toekomst compleet onvoorspelbaar is, dan is dat voor fysici nog steeds best wel een dingetje. Het idee van Hintz en zijn team zal dus hoe dan ook wel wat losmaken.

Bronnen: Physical Review Letters, ArXiv.org, Physics World, New Scientist

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!