De kosmologie heeft altijd gefascineerd, maar sommige wetenschappers onderzoeken nu een idee dat ons begrip van de ruimte en tijd zou kunnen herschrijven: het universum bestaat misschien binnenin een zwart gat. Dit concept is zowel radicaal als intrigerend.
De meeste mensen hebben wel eens naar de sterrenhemel gekeken, weg van de zware stadsverlichting, en zich verloren in de oneindigheid van het universum. Maar kosmologen weten dat het universum, zoals wij het kennen, concrete grenzen heeft. Aan de ene kant begon alles met een singulariteit – een onvoorstelbaar klein, heet en dicht punt dat explodeerde in de oerknal. Aan de andere kant zijn er grenzen aan wat we kunnen observeren, gedefinieerd door een kosmische gebeurtenishorizon die is ontstaan door de versnelde expansie van het universum. Alles wat zich voorbij deze grens bevindt, beweegt zich sneller van ons weg dan het licht.
Het universum als het hart van een zwart gat?
Deze twee concepten – initiële singulariteit en observeerbare grens – definiëren ook zwarte gaten, gebieden in de ruimte waar de zwaartekracht zo extreem is dat zelfs licht er niet kan ontsnappen. Elk zwart gat heeft zijn eigen gebeurtenishorizon en volgens de theorie bevat het een singulariteit aan de binnenkant. Het is dan ook niet vreemd dat sommige wetenschappers hebben gesuggereerd dat ons universum misschien wel bestaat binnenin een enorm zwart gat.
De wiskundige fundering van dit idee is opmerkelijk. Zowel ons universum als zwarte gaten worden beschreven door dezelfde vergelijkingen van de algemene relativiteitstheorie van Einstein, die de zwaartekracht uitleggen in termen van kromming van ruimte-tijd. Bovendien is er een verrassende overeenkomst: de straal van het observeerbare universum komt heel dichtbij de straal van een zwart gat met dezelfde massa als ons universum.
Al in de jaren zeventig wekte deze verbinding de interesse van enkele fysici. Raj Kumar Pathria en I. J. Good waren onder de eersten die serieus de parallellen onderzochten. Jaren later voegde de fysicus Lee Smolin een nog gedurfder idee toe: elk zwart gat in ons universum zou een nieuw universum kunnen genereren binnenin zichzelf, met lichtelijk andere natuurwetten. Zo zouden universums als het ware zich vermenigvuldigen en “evolueren”, als takken van een enorme kosmische stamboom.
Overeenkomsten, contrasten en paradoxen
Hoewel deze ideeën conceptueel aantrekkelijk zijn, maken ze geen deel uit van de mainstream kosmologie. Er zijn overeenkomsten: zwarte gaten hebben een gebeurtenishorizon waar niets uit kan ontsnappen, terwijl ons universum ook een grens heeft waar niets ons kan bereiken. De versnelde expansie zorgt ervoor dat verre sterrenstelsels zich zo snel van ons verwijderen dat ze uit ons zicht ‘vallen’, als het ware naar een onbereikbare grens.
Toch zijn de verschillen even diepgaand. Zwarte gaten eindigen hun bestaan in een singulariteit die alles consumeert wat er in valt. In tegenstelling tot dat, begon ons universum in een singulariteit en breidt het zich sindsdien uit. En als we werkelijk binnenin een zwart gat leefden, zouden we tekenen van een voorkeursoriëntatie verwachten: sterrenstelsels die in één dominante richting draaien of subtiele gradiënten in de kosmische microgolfachtergrond, de thermische straling die het bewijs van de oerknal vertegenwoordigt. Deze kenmerken zouden duiden op een richting naar het “centrum” van het zwarte gat. Maar waarnemingen tonen aan dat het heelal op grote schaal verrassend uniform is, wat in strijd is met de theorieën van een universum binnenin een zwart gat.
De grote uitdaging: de puzzel van de fysica samenbrengen
Uiteindelijk leidt het begrip van deze grenzen, zowel van ons universum als van zwarte gaten, naar de belangrijkste uitdaging van de moderne fysica: het samenvoegen van de algemene relativiteit, die zwaartekracht en grote schalen beschrijft, met de kwantummechanica, die de microscopische wereld regeert. Singulariteiten zijn punten waar enorme massa’s zich concentreren in kleine ruimtes. Daarom kan geen van beide theorieën ze afzonderlijk adequaat beschrijven.
Wat er daadwerkelijk binnenin een zwart gat gebeurt of wat er exact gebeurde in het eerste moment van de oerknal blijft een mysterie. Totdat we een complete theorie van de kwantumzwaartekracht hebben, blijven deze vragen open. Veel onderzoekers geloven echter dat het verkennen van ideeën zoals dat van een universum binnenin een zwart gat waardevol is. Zelfs al worden ze niet bevestigd, kunnen ze nieuwe wegen naar onderzoek openen en mogelijk een dieper begrip van de werking van het heelal onthullen.
Het mysterie zal ons blijven vergezellen tijdens sterrenrijke nachten onder de open hemel, ons uitnodigend om de verbeelding te laten vliegen. En misschien zal een kind dat met zijn ouders naar de nachtelijke hemel kijkt tijdens een zomeravond, de wetenschapper zijn die uiteindelijk het raadsel ontleedt.
