Hoe een zwart gat te vernietigen?

Het idee van een lichaam dat zo massief is dat zijn ontsnappingssnelheid groter is dan de lichtsnelheid dateert van de Engelse geoloog John Michell die het voor het eerst in 1783 in overweging nam. In zijn scenario zou een lichtstraal van het massieve lichaam wegreizen totdat het een bepaalde hoogte en keerde dan terug naar de oppervlakte.

Het moderne denken over zwarte gaten is enigszins anders, niet in de laatste plaats omdat de speciale relativiteitstheorie ons vertelt dat de lichtsnelheid een universele constante is. Het kritische concept waar natuurkundigen zich tegenwoordig op richten, is de gebeurtenishorizon: een theoretische grens in de ruimte waardoor licht en andere objecten in de ene richting kunnen gaan, maar niet in de andere. Omdat licht niet kan ontsnappen, maakt de waarnemingshorizon een zwart gat zwart.

De waarnemingshorizon is voor veel astrofysici enigszins een teleurstelling, omdat de interessante natuurkunde, de dingen buiten de bekende wetten van het universum, allemaal binnenin voorkomen en daarom voor ons verborgen zijn.

Wat natuurkundigen daarom zouden willen, is een manier om van de waarnemingshorizon af te komen en de innerlijke werking aan een goed onderzoek bloot te stellen. Dit zou het zwarte gat vernietigen, maar iets veel bizars en exotischer onthullen.

Vandaag leggen Ted Jacobson van de Universiteit van Maryland en Thomas Sotiriou en de Universiteit van Cambridge uit hoe dit kan in een onderhoudend en opmerkelijk toegankelijk verslag van de uitdaging.

In de algemene relativiteitstheorie is de wiskundige voorwaarde voor het bestaan ​​van een zwart gat met een waarnemingshorizon eenvoudig. Het wordt gegeven door de volgende ongelijkheid: M^2 > (J/M)^2 + Q^2, waarbij M de massa van het zwarte gat is, J het impulsmoment en Q de lading ervan.

Het wegwerken van de waarnemingshorizon is gewoon een kwestie van het vergroten van het impulsmoment en/of de lading van dit object totdat de ongelijkheid is omgekeerd. Wanneer dat gebeurt, verdwijnt de waarnemingshorizon en komt het exotische object eronder tevoorschijn.

Op het eerste gezicht lijkt dat eenvoudig. De ongelijkheid suggereert dat om een ​​zwart gat te vernietigen, alles wat je hoeft te doen is het impulsmoment te voeden en op te laden.

Maar dat verbergt een veelheid aan problemen. Om te beginnen hebben dingen met impulsmoment en lading ook de neiging om massa te hebben. En in ieder geval beschrijft de bovenstaande vergelijking een stabiele toestand. Het voeden van een zwart gat creëert een dynamische toestand en er is geen garantie dat het object weer in een stabiele toestand zal komen zonder het impulsmoment en de lading die het heeft gekregen te verliezen.

In feite zijn de berekeningen zo duivels dat ze alle pogingen hebben getrotseerd om ze te temmen. Op dit moment weet niemand wat het zou doen, zeggen Jacobson en Sotiriou.

Wat zou een zwart gat zonder zijn waarnemingshorizon onthullen? Dat is waar natuurkunde filosofisch wordt. De wiskunde hier geeft aan dat de ruimtetijd oneindig gekromd wordt, waardoor astrofysici een singulariteit creëren.

Voor elke gewone natuurkundige is een singulariteit een indicatie dat een theorie kapot is gegaan en dat er een nieuwe theorie nodig is om te beschrijven wat er aan de hand is. Het is een principekwestie dat singulariteiten wiskundige objecten zijn, geen fysieke, en dat elk 'gat' dat ze suggereren niet in het weefsel van het heelal bestaat, maar in ons begrip ervan.

Astrofysici zijn anders. Ze hebben zo'n buitengewoon vertrouwen in hun theorieën dat ze geloven dat singulariteiten echt bestaan ​​in zwarte gaten. Mensen als Roger Penrose en Stephen Hawking hebben zelfs bewezen dat singulariteiten onvermijdelijk zijn bij zwaartekrachtinstorting.

Voor hen roept het verwijderen van de waarnemingshorizon rond een zwart gat het opwindende vooruitzicht op om een ​​singulariteit in al zijn naakte glorie te onthullen. Als dat gebeurt, kunnen we naar het oneindige staren.

Dat lijkt bizar.

Het op deze manier vernietigen van een zwart gat zal ongetwijfeld nieuwe fysica onthullen. Maar wat dit ook mag zijn, het zal zeker goed verborgen blijven totdat we een theorie hebben die beter beschrijft wat er in zulke extremen gebeurt. Of totdat we een van deze objecten ergens aan de nachtelijke hemel zien.

Referentie: arxiv.org/abs/1006.1764 : Zwarte gaten vernietigen met testlichamen

zich verstoppen