Als onderzoeksonderwerpen zijn zwarte gaten nog nooit zo helder geweest.
gerelateerde inhoud
- Waarom theoretisch fysicus Sylvester James Gates geen conflict ziet tussen wetenschap en religie
Maar in de jaren zeventig zei de gerenommeerde natuurkundige Stephen Hawking dat hij ze lastig vond. Hoewel hij de algemene wijsheid aanvaardde dat zwarte gaten volledig zwart waren, toonden zijn vergelijkingen aan dat ze deeltjes emitteerden, waardoor ze een zwakke gloed afgeven die we nu Hawking-straling noemen. "Ik heb daarom best veel moeite gedaan om van dit genante effect af te komen", zei hij. "Maar hoe meer ik erover nadacht, hoe meer het weigerde weg te gaan."
Op 18 april gaf Hawking in het Sanders Theatre van Harvard University een lezing om een nieuw Black Hole Research Initiative te openen, met het hoofdkantoor aan de universiteit in samenwerking met het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Deze inspanning is gericht op het onderzoeken van hoe deze entiteiten zich gedragen - en het verbluffende mysterie van wat er gebeurt wanneer je je erin begeeft.
Het nieuwe initiatief, geregisseerd door Harvard-astrofysicus Avi Loeb, zet een uitroepteken op wat al een behoorlijk goede eeuw is voor zwarte gaten. Een nieuw hoogtepunt kwam afgelopen februari, toen de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) de eerste detectie van zwaartekrachtsgolven rapporteerde en een belangrijke voorspelling bevestigde van de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein. Deze rimpelingen in ruimtetijd werden veroorzaakt door de botsing op afstand van twee zwarte gaten, elk enkele tientallen keren zwaarder dan de zon.
Dat signaal bood misschien het meest tastbare bewijs tot nu toe dat dergelijke bizarre objecten echt bestaan. Beter nog, het toonde aan dat ze bewegen zoals wetenschappers hebben berekend dat ze zouden moeten. "LIGO heeft een nieuw venster in ons universum geopend, " zei Hawking op Harvard. "Nu er meer detecties worden verwacht, ben ik enthousiast over de mogelijkheid van nieuwe ontdekkingen."
“Als je het gevoel hebt in een zwart gat te zitten, geef dan niet op. Er is een uitweg, 'grapte kosmoloog Stephen Hawking na de opening van een nieuw Harvard-Smithsonian initiatief. (SAO / CFA) Maar zoveel als zwarte gaten de aandacht vestigen, met hun vreemde eigenschappen die nu worden geaccepteerd, weerspiegelt het eigen verhaal van Hawking het kronkelige pad dat deze objecten namen om er te komen.
Meerdere sprekers herinnerden zich hoe Einstein in 1915 voor het eerst zijn algemene relativiteitstheorie presenteerde, een relaas van de realiteit waarin ruimtetijd rond massieve objecten zakt. Minder dan een maand na Einstein's laatste lezing aan de Berlijnse Academie kwam astronoom Karl Schwarzschild met de eerste complete oplossing voor de vergelijkingen van Einstein.
Deze triomf kwam met een verontrustende voetnoot: de oplossing hield in dat er een kleine ruimte kon bestaan waaruit niets, zelfs geen licht, kon ontsnappen. Einstein, onder de indruk van de wiskundige vindingrijkheid van Schwarzchild, twijfelde desalniettemin dat zoiets meer kon zijn dan een gedachte-experiment. Schwarzchild nam dat ook aan. Het was 'duidelijk niet fysiek zinvol', schreef hij in een tijdschriftartikel.
Tegenwoordig erkennen we dat deze zogenaamde 'magische sferen' kunnen en zullen bestaan. We weten bijvoorbeeld dat elk zichzelf respecterend sterrenstelsel er één in de kern heeft. Maar hetzelfde patroon komt steeds weer terug in het black hole-verhaal, een saga ook verteld door wetenschapsschrijver Marcia Bartusiak in haar 2015 Black Hole . Wanneer natuurkundigen zich in de buurt van dit onderwerp begeven, worden ze vaak doornige, onverwachte problemen opgezogen die eenvoudige uitleg tarten.
Zoals zwarte gaten zelf, wordt de straling van Hawking nu geaccepteerd. Maar zelfs vandaag levert zijn voornaamste inzicht, uitgedrukt in een vergelijking die het oppervlak van een zwart gat relateert aan de informatie die erin zit, nog steeds problemen op. "Zwarte gaten volgen een zeer elegante en eenvoudige vergelijking, " zei Andrew Strominger, een natuurkundige die samenwerkt met Hawking en zich bij het nieuwe initiatief aansluit. “We hebben geen idee wat het betekent. We zijn zo diep in de war door deze vergelijking als Einstein in de jaren dertig was over de oplossing van Schwarzschild. "
Het oplossen van dit raadsel om uit te leggen hoe zwarte gaten details vastleggen over de materie die ze inslikken is een belangrijk doel van het Harvard-Smithsonian initiatief. Andere open vragen zijn de oorsprong van massieve zwarte gaten die in het verre universum worden gezien als heldere quasars, en de manieren waarop gigantische zwarte gaten de sterrenstelsels vormen die eromheen draaien.
Loeb, de oprichter van het programma, denkt dat hij een team heeft samengesteld met een goede kans om antwoorden te vinden - en hij staat niet boven als een hype-man. Als de Verenigde Naties hem vroegen om een lijst met zwarte gat-experts voor een interstellaire wetenschapswedstrijd te bedenken, mijmerde hij, wie zou hij kiezen?
"Eerlijk gezegd, de topmensen op mijn lijst zijn in het team, " zei hij, om te lachen. “Ik denk dat we met dit team iedereen in de Melkweg kunnen verslaan, dat is zeker. Ik weet niets van het universum. '
Na een eeuw waarin zwarte gaten van theoretische overlast naar onbetwiste feiten gingen, kan zijn tongzuchtige positiviteit een verandering in houding weerspiegelen. Terwijl de tegenstrijdigheden en verwarringen van zwarte gaten in eerste instantie onderzoekers in verlegenheid brachten zoals Hawking, zijn dezelfde knoestige problemen nu grote trekken voor onderzoeksteams zoals LIGO en het initiatief van Loeb.
Hawking's eigen speech eindigde met een soortgelijke optimistische toon. "De boodschap van deze lezing is dat zwarte gaten niet zo zwart zijn als ze zijn geverfd, " zei hij. “Als je het gevoel hebt in een zwart gat te zitten, geef dan niet op. Er is een uitweg. '
