IN HET CENTRUM VAN EEN ZWART GAT KAN OOK VREEMD VACUÜM ZITTEN

Twee Amerikaanse onderzoekers hebben een alternatieve theorie gevonden voor wellicht de meest exotische objecten in het heelal: zwarte gaten. In een artikel dat binnenkort in Physical Review verschijnt, beschrijven Pawel Mazur en Emil Mottola zo'n alternatief met behulp van het concept van het Bose-Einstein-condensaat. Zwarte gaten zijn gebieden in de ruimte waar, volgens de huidige inzichten, het gravitatieveld zo sterk is dat er zelfs geen licht uit kan ontsnappen. Alle massa van zo'n zwart gat is geconcentreerd in het middelpunt, waar de dichtheid oneindig groot is. De `rand' van het gat ligt daar waar de ontsnappingssnelheid de waarde van de lichtsnelheid heeft. De straal van deze event horizon hangt af van de massa in het centrum.

Volgens Mazur en Mottola zou de massa ook heel anders in dit gebied kunnen zijn verdeeld. In hun model bestaat het `gat' uit een bijzonder soort vacuüm, waarvan de energie het leeuwendeel van de massa van dit object vertegenwoordigt. Dit vacuüm staat onder invloed van een kosmologische constante, waardoor het een naar buiten gerichte druk uitoefent: net zoals in het heelal als geheel, maar dan vele orden van grootte sterker.

Het speciale vacuüm wordt begrensd door een dunne schil van een gravitationeel Bose-Einstein-condensaat: een nieuwe vorm van het quantumcondensaat dat zeven jaar geleden voor het eerst in laboratoria op aarde tot stand werd gebracht. In zo'n condensaat bevinden alle atomen zich in hun laagste energietoestand, zodat ze geen afzonderlijke identiteit meer hebben en zich volgens de regels van quantummechanica als het ware als één superatoom gedragen. Het gravitationele condensaat is verantwoordelijk voor het er binnen liggende vacuüm, maar wordt er omgekeerd door in evenwicht gehouden.

Aangezien de ontsnappingssnelheid in dit vacuüm overal beneden de lichtsnelheid ligt, bestaat er in dit geval geen event horizon en kunnen er uit het oppervlak van het `gat' wel fotonen ontsnappen. De onderzoekers noemen dit alternatief voor het zwarte gat een grava(c)star, ofwel gravitatie-vacuüm-ster. Op grond van huidige astronomische waarnemingen is het niet mogelijk zo'n gravaster te onderscheiden van het klassieke zwarte gat, omdat beide zich buiten een bepaalde afstand hetzelfde gedragen. Zou het echter lukken waarnemingen vlak bij zo'n object te verrichten, dan zou dit onderscheid merkbaar moeten worden. Invallende materie zou bij gravasterren tot een veel grotere energieproductie moeten leiden dan bij gewone zwarte gaten. Hoewel de ware aard van het quantumcondensaat nog onverklaard is, lijkt dit alternatief voor het zwarte gat door een groeiend aantal onderzoekers serieus te worden genomen.

    • George Beekman