Stel je voor: zwarte gaten die er waren vóór de sterren
Luister, ik werd deze week echt enthousiast. Onderzoekers hebben mogelijk bewijs gevonden voor zwarte gaten die ontstaan zijn voordat er ook maar één ster was. Vóór sterrenstelsels. Vóór... bijna alles eigenlijk. En deze ontdekking kan ons eindelijk helpen met een van de grootste raadsels van het universum: donkere materie.
Ik weet het, het klinkt als sciencefiction. Maar blijf hangen, want dit is de moeite waard.
Onderzoekers van de University of Miami bestudeerden een vreemd signaal dat LIGO heeft opgepikt. LIGO — misschien herinner je je dat ze in 2015 voor het eerst zwaartekrachtsgolven detecteerden, grote doorbraak destijds. De detector zag iets wat leek op een samensmelting van twee zwarte gaten, maar dan met een rare bijzonderheid. Eén van die objecten was piepklein — kleiner dan onze zon. En dat zou niet mogelijk moeten zijn. Althans, niet volgens wat we nu denken te weten over hoe zwarte gaten ontstaan.
Waarom dit belangrijk is
Gewone zwarte gaten — de soorten die we kennen — ontstaan wanneer massieve sterren creperen in enorme supernova-explosies. Ze hebben een massa van een paar keer onze zon tot miljarden keer meer. Maar een zwart gat kleiner dan onze zon? Dat is een stuk moeilijker uit te leggen via normale sterveroudering.
Deze minieme objecten heten primordiale zwarte gaten. Wetenschappers denken dat ze zijn gevormd in de eerste fractie van een seconde na de oerknal. Laat dat even bezinken. We hebben het over zwarte gaten die ontstonden toen het universum nog maar net geboren was — vóór atomen bestonden, vóór alles wat we vandaag de dag herkennen.
De theorie is overigens niet nieuw. Hij stamt nog uit de Koude Oorlog, toen Sovjet-wetenschappers het idee voor het eerst opwierpen. Stephen Hawking werkte het later verder uit in de jaren zeventig. Hij suggereerde dat deze oeroude zwarte gaten overal zouden kunnen zijn — misschien zelfs wel de donkere materie vormen.
Donkere materie: waarom iedereen er zo mee bezig is
Donkere materie is... tja, we weten eigenlijk niet wat het is. Een beetje gênant voor de wetenschap, hè? Maar hier is wat we wél weten: het is onzichtbaar, het absorbeert geen licht en het vormt ongeveer 85 procent van alle materie in het universum. Zonder de zwaartekracht van donkere materie waren sterrenstelsels zoals het onze er waarschijnlijk nooit geweest.
Het probleem? We kunnen donkere materie niet direct waarnemen. We weten alleen dat het er moet zijn, omdat we de effecten zien van de zwaartekracht op kosmische schaal.
Hier wordt het spannend. Als primordiale zwarte gaten in de juiste aantallen voorkomen, zouden ze wél eens dé donkere materie kunnen zijn. Niet zomaar een verklaring — maar letterlijk waaruit het bestaat.
Het bewijs?
Terug naar dat rare LIGO-signaal. Het team uit Miami rekende uit hoeveel primordiale zwarte gaten er zouden kunnen zijn en hoe vaak we ze zouden moeten detecteren wanneer ze samensmelten. Hun resultaten laten zien dat het signaal dat LIGO opving consistent is met een primordiaal zwart gat — en niet in tegenspraak met de hypothese dat deze objecten een flink deel van de donkere materie uitmaken.
"We denken dat ons onderzoek zal helpen om te bevestigen dat ze echt bestaan," zei Nico Cappelluti, één van de onderzoekers. Best opwindende woorden.
Maar hier is het ding — en ik vind het fijn dat de wetenschappers zelf eerlijk zijn — één detectie is niet genoeg. We hebben meer nodig. Meer signalen, meer data, meer bevestiging.
"LIGO heeft opgepikt wat heel sterk bewijs is dat dit type zwarte gaten bestaat," legde Cappelluti uit. "Maar we zullen nog zo'n signaal moeten detecteren, of zelfs meerdere, om de definitieve bevestiging te krijgen dat ze echt zijn."
Wachten hoort erbij
Ik vind het fantastisch dat wetenschap zo werkt. Er wordt niet overhaast naar conclusies gesprongen, ook al zijn de resultaten veelbelovend. LIGO blijft het heelel observeren en de internationale partners doen hetzelfde. Elke detectie brengt ons dichter bij de waarheid: bestaan primordiale zwarte gaten echt? Hebben ze dit hele tijd verborgen in het zicht gewoond, als het mysterieuze spul dat ons universum bij elkaar houdt?
Voorlopig wachten we dus. Maar eerlijk? Het feit dat we dit gesprek überhaupt kunnen voeren — dat we instrumenten hebben die gevoelig genoeg zijn om rimpelingen in de ruimtetijd te detecteren van zwarte gaten kleiner dan onze zon — dat voelt als iets bijzonders. We leven in een ongelooflijke tijd voor de sterrenkunde.
En als deze kleine, oeroude zwarte gaten echt blijken te bestaan? Dan wordt alles wat we dachten te weten over het vroege universum een stuk interessanter.