Het LIGO-onderzoekscentrum in de VS heeft de theorie van versmeltende zwarte gaten van de Britse fysicus Stephen Hawking voor het eerst waargenomen. Hawking ontwikkelde in de jaren 70 van de vorige eeuw de theorie dat versmeltende zwarte gaten in ons heelal enkel kunnen uitbreiden en niet kunnen inkrimpen. Dat Hawkings theorie nu een eerste keer getest en bevestigd is, maakt de theorie nog niet sluitend bewezen.
Theorie van Stephen Hawking over versmeltende zwarte gaten voor het eerst waargenomen
Het LIGO-onderzoekscentrum in de VS gebruikt een LIGO-telescoop (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) om onderzoek te doen naar zwarte gaten.
10 jaar geleden nam LIGO voor het eerst gravitatiegolven waar in het heelal. De golven van 2 samensmeltende zwarte gaten detecteren, was toen nog niet mogelijk. Dankzij technologische vooruitgang de afgelopen jaren, kon dat nu wel.
Wat is een zwart gat?
Een zwart gat ontstaat wanneer een heel zware ster instort onder haar eigen gewicht en "sterft". Er komt dan zoveel massa samen in een klein punt dat er een enorme zwaartekracht ontstaat. De zwaartekracht is zo sterk dat niets eruit kan ontsnappen, zelfs geen licht. Vermoedelijk zit er in het midden van elk sterrenstelsel een superzwaar zwart gat.
Theorie van Stephen Hawking
De Britse fysicus Stephen Hawking (1942-2018) ontwikkelde de theorie dat versmeltende zwarte gaten in ons heelal enkel kunnen expanderen. Dankzij waarnemingen van de LIGO-telescoop is die theorie voor het eerst waargenomen.
Hawking ontwikkelde zijn theorie al in de jaren 70 van de vorige eeuw in een tijd waarin nog getwijfeld werd over het bestaan van zwarte gaten zelf. De Britse fysicus stelde dat zwarte gaten geen 'lege putten' zijn, zoals Einsteins relativiteitstheorie doet vermoeden, maar dat ze een gigantische hoeveelheid informatie opslaan, de 'entropie'.
Dat entropie toeneemt in de loop van de tijd, was al veel langer geweten. De oppervlakte van zwarte gaten kan dus alleen maar groeien, stelde Hawking. Wanneer twee zwarte gaten versmelten, is de totale oppervlakte groter dan de som van de twee initiële oppervlaktes, ook al verliezen ze energie in de vorm van gravitatiegolven.
Enkel uitbreiden
Het signaal dat de golven uitzenden wanneer zwarte gaten versmelten wordt namelijk al heel snel bijzonder zwak. Het nieuwe zwarte gat trilt slechts heel even na. Door vernieuwde technologieën werd de 'ruis' rond de golven verminderd, waardoor het signaal aanzienlijk luider gedetecteerd werd.
Onderzoekers konden zo de oppervlakte van het nieuwe zwarte gat bepalen, die ongeveer 400.000 vierkante kilometer bedroeg. De oorspronkelijke zwarte gaten hadden een totale oppervlakte van 240.000 vierkante kilometer. Zo werd vastgesteld dat de oppervlakte van het nieuwe zwart gat wel degelijk groter is dan de som van de oppervlaktes van de beide initiële zwarte gaten.
Theorie nog niet sluitend bewezen
"De theorie, en de waarneming ervan, raakt aan de fundamenten van de natuurkunde", zegt professor theoretische fysica Thomas Hertog (KU Leuven).
"Hawking gaf aanwijzingen voor de interne structuur van zwarte gaten waar we nog niets over weten. Hoe ziet die informatie eruit die opgeslagen ligt in de zwarte gaten? Waar bevindt ze zich? Het zet de deur open naar een volledig nieuw hoofdstuk in fundamenteel onderzoek."
Dat Hawkings theorie nu een eerste keer getest en bevestigd is, maakt haar nog niet sluitend bewezen.
Om dat te doen, moeten systematische waarnemingen bevestigen wat er nu geobserveerd is. "Je zou de groeiende zwarte gaten honderdduizenden keren moeten vaststellen", vertelt Hertog. "Dat zal enkel lukken met de Einsteintelescoop die er zit aan te komen."