211service.com
Waarom ons universum in een zwart gat moet zijn geboren
Dienovereenkomstig kan ons eigen universum het binnenste zijn van een zwart gat dat in een ander universum bestaat. Dat concludeert Nikodem Poplawski van de Indiana University in een opmerkelijk artikel over de aard van de ruimte en het ontstaan van tijd.
Het idee dat in zwarte gaten nieuwe universums kunnen worden gecreëerd en dat onze eigen universums op deze manier kunnen zijn ontstaan, is al jaren het rauwe voer van sciencefiction. Maar een goede wetenschappelijke afleiding van het begrip is nooit ontstaan.
Tegenwoordig biedt Poplawski zo'n afleiding. Hij zegt dat het idee dat zwarte gaten de kosmische moeders zijn van nieuwe universums een natuurlijk gevolg is van een simpele nieuwe veronderstelling over de aard van ruimtetijd.
Poplawski wijst erop dat de standaardafleiding van de algemene relativiteitstheorie geen rekening houdt met het intrinsieke momentum van spin-halfdeeltjes. Er is echter een andere versie van de theorie, de Einstein-Cartan-Kibble-Sciama-theorie van de zwaartekracht, die dat wel doet.
Dit voorspelt dat deeltjes met een spin van een half geheel getal zouden moeten interageren, waardoor een kleine afstotende kracht wordt gegenereerd die torsie wordt genoemd. In normale omstandigheden is torsie te klein om enig effect te hebben. Maar wanneer dichtheden veel hoger worden dan die in nucleaire materie, wordt het significant. Volgens Poplawski voorkomt torsie met name de vorming van singulariteiten in een zwart gat.
Dat is om een aantal redenen interessant. Ten eerste heeft het belangrijke implicaties voor de manier waarop het heelal moet zijn gegroeid toen het bijna zijn minimale grootte had.
Astrofysici weten al lang dat ons universum zo groot is dat het zijn huidige omvang niet had kunnen bereiken, gezien de snelheid van uitdijing die we nu zien. In plaats daarvan geloven ze dat het in een fractie van een seconde met vele orden van grootte is gegroeid na de oerknal, een proces dat bekend staat als inflatie.
Het probleem met inflatie is dat er een aanvullende theorie voor nodig is om uit te leggen waarom het gebeurt en dat is lelijk. De aanpak van Poplawski lost dit probleem meteen op. Hij zegt dat torsie deze snelle inflatie veroorzaakte.
Dat betekent dat het universum zoals we het vandaag zien, kan worden verklaard door een enkele zwaartekrachttheorie zonder aanvullende aannames over inflatie.
Een ander belangrijk bijproduct van Poplawski's benadering is dat het het mogelijk maakt dat universums worden geboren binnen de waarnemingshorizon van bepaalde soorten zwart gat. Hier verhindert torsie de vorming van een singulariteit, maar laat een ENORME energiedichtheid toe om zich op te bouwen, wat leidt tot de creatie van deeltjes op grote schaal via de productie van paren, gevolgd door de uitbreiding van het nieuwe universum.
Dit is een evenement van het type Big Bang. Zo'n uitdijing is niet zichtbaar voor waarnemers buiten het zwarte gat, voor wie de vorming van de horizon en alle daaropvolgende processen na oneindige tijd plaatsvinden, zegt Poplawski.
Om deze reden is het nieuwe universum een aparte tak van de ruimtetijd en evolueert het dienovereenkomstig.
Overigens suggereert deze benadering ook een oplossing voor een ander van de grote problemen van de kosmologie: waarom de tijd in de ene richting lijkt te stromen maar niet in de andere, ook al zijn de wetten van de fysica tijdsymmetrisch.
Poplawski zegt dat de oorsprong van de pijl van de tijd komt van de asymmetrie van de stroom van materie in het zwarte gat vanuit het moederuniversum. De pijl van de kosmische tijd van een universum in een zwart gat zou dan worden vastgelegd door de tijdasymmetrische ineenstorting van materie door de waarnemingshorizon, zegt hij.
Met andere woorden, ons universum heeft zijn tijdspijl geërfd van zijn moeder.
Hij zegt dat dochteruniversums andere eigenschappen van hun moeders kunnen erven, wat impliceert dat het mogelijk is om deze eigenschappen te detecteren, wat een experimenteel bewijs van zijn idee oplevert.
Theorieën van alles worden niet veel ambitieuzer dan dit. Leuke dingen!
Referentie: arxiv.org/abs/1007.0587 : Kosmologie met torsie - een alternatief voor kosmische inflatie