Wetenschappers simuleren de schaduw van een zwart gat

Op 10 april 2019 slaagden wetenschappers er voor het eerst in om met behulp van de Event Horizon Telescope (EHT) een beeld te maken van de schaduw van een zwart gat. Het resultaat stemde overeen met wat je verwacht op basis van de algemene relativiteitstheorie. Maar blijft dit zo wanneer de opvolgers van de EHT met grotere precisie kunnen kijken?

Vanuit theoretische hoek is het probleem op scherp gesteld in een publicatie¹ die eerstdaags verschijnt in Physical Review Letters. Theoretische natuurkundigen simuleerden hoe de schaduw van een zwart gat er volgens de snaartheorie moet uitzien. Meer bepaald in de uitwerking van de zogenaamde fuzzball-theorie, want snaartheorie is een huis met vele kamers. Zwarte gaten verschijnen hierin als een donzige bal, opgebouwd uit een ingewikkeld kluwen van snaartjes. Deze snaartjes nemen in snaarheorie de plaats in van deeltjes als elementaire bouwstenen van de werkelijkheid.

En wat blijkt? Meetbare eigenschappen zoals de grootte van de schaduw en de residuele gloed wijken af van wat de algemene relativiteitstheorie voorspelt. De verschillen zijn onvoldoende om de EHT als scherprechter te kunnen gebruiken, maar liggen wel binnen de verwachte meetnauwkeurigheid van de volgende generatie van dit soort telescopen.

Wanneer zou blijken dat de schaduw van een zwart gat overeenstemt met de fractale microstructuur die de fuzzball-theorie voorspelt, verlost dit de wetenschap van enkele vervelende problemen die de beschrijving van zwarte gaten volgens de relativiteitstheorie met zich meebrengt, zoals de informatieparadox of het feit dat de relativiteitstheorie zelf niet meer geldig is in de singulariteit binnenin het zwart gat.

Maar het resultaat zou ook gevolgen kunnen hebben voor ons begrip van de fundamenten van de natuurkunde. Theoretici vestigen al enkele decennia hun hoop op snaartheorie als alomvattend beschrijvingsmodel dat de onverzoenbaarheid tussen quantumtheorie en relativiteitstheorie opheft. Een geslaagde empirische test voor de fuzzball-theorie zou het vertrouwen in snaartheorie een flinke boost geven.

Noten

1. Bacchini et al.