Wat gebeurt er als zwarte gaten in wormgaten vallen? Een nieuwe manier om erachter te komen.

Als wormgaten bestaan, kunnen wetenschappers op een dag zwarte gaten zien die erin vallen, suggereert een nieuwe studie.
(Afbeelding: © Shutterstock)

Astronomen denken dat ze zwarte gaten kunnen detecteren die in wormgaten vallen met behulp van rimpelingen in ruimtetijd die bekend staat als zwaartekrachtgolven, maar alleen als wormgaten echt bestaan ​​en een dergelijk scenario ooit heeft plaatsgevonden, vindt een nieuwe studie.

Volgens Einstein, die voor het eerst het bestaan van zwaartekrachtgolven voorspelde in 1916, is zwaartekracht het gevolg van de manier waarop massa ruimte en tijd vervormt. Wanneer twee of meer objecten binnen een zwaartekrachtveld bewegen, produceren ze zwaartekrachtgolven die zich voortbewegen met de snelheid van het licht, waarbij ze de ruimte-tijd uitrekken en samendrukken.


*Martin Knops: zie het artikel ook op; Space.org

In het artikel staan meer linkjes en verwijzingen.


Zwaartekrachtgolven zijn buitengewoon moeilijk te detecteren omdat ze extreem zwak zijn, en zelfs Einstein was onzeker of ze echt bestonden en of ze ontdekt zouden worden. Na decennia van werk rapporteerden wetenschappers in 2016 het eerste directe bewijs van zwaartekrachtgolven, gedetecteerd met behulp van de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO).

Verwant: vreemdste zwarte gaten in het heelal

Wormholes versus zwarte gaten

Gerelateerd

In computermodellen analyseerden de onderzoekers de interacties tussen een zwarte gat vijf keer de massa van de zon en een stabiel doorkruisbaar wormgat 200 keer de massa van de zon met een keel 60 keer breder dan het zwarte gat. De modellen suggereerden dat zwaartekrachtsignalen die tot nu toe nog niet waren waargenomen, zouden optreden wanneer het zwarte gat in en uit het wormgat reisde.

Wanneer twee zwarte gaten dichter naar elkaar toe spiralen, nemen hun omloopsnelheden toe, net zoals draaiende kunstschaatsers die hun armen dichter naar hun lichaam trekken. Op zijn beurt stijgt de frequentie van de zwaartekrachtgolven. Het geluid dat deze zwaartekrachtgolven zouden produceren is een piep, net als wanneer men de toonhoogte snel verhoogt op een glijdend fluitje, aangezien elke toename in frequentie overeenkomt met een toename in toonhoogte.

Als je een zwart gat in een wormgat zou zien spiraalsgewijs, zou je een getjilp zien zoals twee zwarte gaten elkaar ontmoeten, maar het zwaartekrachtsignaal van het zwarte gat zou snel vervagen omdat het de meeste van zijn zwaartekrachtgolven uitstraalde aan de andere kant van het wormgat. (Als twee zwarte gaten daarentegen botsen, is het resultaat een gigantische uitbarsting van zwaartekrachtgolven.) Hier is hoe we een wormgat konden detecteren.

Als je een zwart gat uit een wormgat zou zien komen, zou je een “anti-piep” zien. In het bijzonder zou de frequentie van gravitatiegolven van het zwarte gat afnemen naarmate het verder weg van het wormgat bewoog.

Terwijl het zwarte gat in en uit elke mond van het wormgat blijft reizen, zou het een cyclus van piepjes en anti-piepjes genereren. De tijdsduur tussen elke piep en de anti-piep zou na verloop van tijd afnemen totdat het zwarte gat vast kwam te zitten in de keel van het wormgat. Het detecteren van dit soort zwaartekrachtsignalen kan het bestaan ​​van wormgaten ondersteunen.

“Hoewel wormgaten erg speculatief zijn, is het feit dat we het vermogen hebben om hun bestaan ​​te bewijzen of op zijn minst geloofwaardig te maken, best gaaf”, zegt medeauteur William Gabella, een natuurkundige aan de Vanderbilt University in Nashville, tegen Space. com.

In dit scenario zou het zwarte gat uiteindelijk niet meer in en uit het wormgat vallen en zich bij zijn keel nestelen. De gevolgen van zo’n finale hangen af van de volledig speculatieve eigenschappen van de exotische materie die in de keel van het wormgat wordt aangetroffen. Een mogelijkheid is dat het zwarte gat de massa van het wormgat effectief heeft vergroot en dat het wormgat mogelijk niet genoeg exotische materie bevat om stabiel te blijven. Misschien zorgt de resulterende verstoring van de ruimte-tijd ervoor dat het zwarte gat zijn massa omzet in energie in de vorm van een buitengewone hoeveelheid zwaartekrachtgolven, zei Gabella.

Zolang een wormgat een grotere massa heeft dan enig ander zwart gat dat het tegenkomt, moet het stabiel blijven. Als een wormgat een groter zwart gat tegenkomt, kan het zwarte gat de exotische materie van het wormgat voldoende verstoren om de wormgat, waardoor het instort en waarschijnlijk een nieuw zwart gat vormt, zei Gabella.

Het blijft onzeker wat er kan gebeuren als een zwart gat alleen de randen van een wormgat afknipt, terwijl een deel van het zwarte gat de mond van een wormgat binnengaat terwijl de rest erbuiten blijft. “Ik vermoed dat er een gek gedrag zou zijn aan de horizon van het zwarte gat, wat aanleiding zou geven tot nog meer zwaartekrachtgolven en meer energieverlies”, zei Gabella. Zo’n botsing kan ook de exotische materie van het wormgat verstoren, “leidend tot een onstabiel wormgat”, voegde hij eraan toe.

Toekomstig onderzoek kan de interacties onderzoeken tussen de exotische materie van een wormgat en elke normale materie die het wormgat binnendringt, evenals meer complexe scenario’s, zoals wat er zou kunnen gebeuren als het wormgat draait, zei Gabella. Andere onderzoeksrichtingen zouden kunnen onderzoeken hoe zwaartekrachtgolven interageren met zowel de normale als exotische materie in deze scenario’s, evenals “de verscheidenheid aan banen die kunnen optreden tussen wormgaten en noem maar op”, voegde hij eraan toe.

De wetenschappers hebben hun bevindingen op 17 juli online gezet in een studie die ze willen indienen bij het tijdschrift Physical Review Letters. Het onderzoek werd gedetailleerd op de preprint-site arXiv.org.


Een artikel op:

Space.org


Geef een reactie