Waar komt het licht vandaan
Lege ruimte is in de natuurkunde niet leeg: er ontstaan voortdurend paren deeltjes, die meteen weer verdwijnen. Meestal vernietigen ze elkaar direct, zodat er niets naar buiten komt.
Bij de grens van een zwart gat wordt dit evenwicht verstoord. Eén deeltje uit het paar kan naar binnen vallen, terwijl het andere buiten blijft en wegvliegt. Van buitenaf lijkt dat op een zwakke gloed van de grens zelf.
De energie voor het ontsnappende deeltje komt uit het zwarte gat zelf, waardoor het gat langzaam massa verliest. Dit beeld is een vereenvoudiging, maar het geeft de kern weer: de straling neemt energie mee uit het zwarte gat.
Hoe langzaam gaat dat
Het eerste vakje legt de kern uit. Hoe groter het zwarte gat, hoe kouder het is; zwarte gaten met een stellaire massa en vooral superzware zwarte gaten zijn kouder dan de omringende ruimte en nemen daarom meer op dan ze uitstralen.
Ze kunnen pas in de verre toekomst verdampen, wanneer het heelal verder is afgekoeld dan zijzelf. Kleine zwarte gaten zouden snel en helder verdampen, maar zulke gaten zijn tot nu toe niet ontdekt.
Uit deze voorspelling ontstond een onopgeloste vraag over het lot van informatie. Als een zwart gat verdampt en de straling die eruit komt hetzelfde is, ongeacht wat erin is gevallen, dan verdwijnt de informatie over wat erin viel - en dat staat de natuurkunde niet toe. Het debat duurt al een halve eeuw.
De voorspelling wordt indirect getest. Onderzoekers bouwen laboratoriumsystemen met een vergelijkbare wiskunde, zoals stromingen, geluidsgolven en optische media, en zien daarin vergelijkbare straling; het is niet hetzelfde, maar het ondersteunt de berekening.
Het resultaat is om een andere reden belangrijk. Het bracht drie gebieden bij elkaar die elkaar daarvoor nauwelijks raakten: zwaartekracht, kwantumfysica en thermodynamica. Het geldt nog altijd als een van de belangrijkste aanwijzingen voor hun vereniging.
Lees de rest in de Miqo-app
Nog 1 minuut lezen, en aan het eind een quiz. Te vinden onder ‘Ruimte → Zwarte gaten’
Richt de camera van je telefoon hierop om de App Store of Google Play te openen.
Bronnen
- De in 1974 voorspelde warmtestraling van de horizon van een zwart gat is omgekeerd evenredig met zijn massa
- bij zwarte gaten met een stellaire massa en bij superzware zwarte gaten ligt de temperatuur onder die van de kosmische achtergrondstraling. De straling is niet rechtstreeks waargenomen
- de informatieparadox die ermee samenhangt, blijft onopgelost