Kunnen mensen zwarte gaten gebruiken om door de tijd te reizen?

Zwarte gaten vormen natuurlijke tijdmachines die reizen naar zowel het verleden als de toekomst mogelijk maken. Maar verwacht niet snel terug te gaan om de dinosaurussen te bezoeken.

Op dit moment hebben we geen ruimtevaartuig dat ons in de buurt van een zwart gat kan brengen. Maar zelfs als je dat kleine detail buiten beschouwing laat, is een poging om naar het verleden te reizen met behulp van een zwart gat misschien wel het laatste wat je ooit doet.

Wat zijn zwarte gaten?

Een zwart gat is een extreem massief object dat typisch wordt gevormd wanneer een stervende ster op zichzelf instort.

Net als planeten en sterren hebben zwarte gaten zwaartekrachtvelden om zich heen. Een zwaartekrachtveld houdt ons vast aan de aarde en zorgt ervoor dat de aarde rond de zon draait.

Een vuistregel is dat hoe massiever een object is, hoe sterker het zwaartekrachtveld is.

Het zwaartekrachtveld van de aarde maakt het buitengewoon moeilijk om in de ruimte te komen. Daarom bouwen we raketten: we moeten heel snel reizen om uit de zwaartekracht van de aarde te ontsnappen.

Het zwaartekrachtveld van een zwart gat is zo sterk dat zelfs licht er niet aan kan ontsnappen. Dat is indrukwekkend, want licht is het snelste dat de wetenschap kent!
Dat is trouwens de reden waarom zwarte gaten zwart zijn: we kunnen licht niet op een zwart gat weerkaatsen zoals we de straal van een zaklamp op een boom in het donker kunnen weerkaatsen.

Uitrekkende ruimte

De algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein vertelt ons dat materie en energie een merkwaardig effect hebben op het universum. Materie en energie buigen en strekken de ruimte uit. Hoe massiever een object is, hoe meer ruimte eromheen wordt uitgerekt en gebogen.
Een massief object creëert een soort vallei in de ruimte. Als er objecten in de buurt komen, vallen ze in de vallei.

Dat is waarom, als je dicht genoeg bij een massief object komt, inclusief een zwart gat, je er naartoe valt. Het is ook de reden waarom licht niet uit een zwart gat kan ontsnappen: de zijkanten van de vallei zijn zo steil dat het licht niet snel genoeg gaat om eruit te klimmen.
De vallei die door een zwart gat is ontstaan, wordt steiler en steiler naarmate je het van een afstand nadert. Het punt waarop het zo steil wordt dat het licht niet kan ontsnappen, wordt de waarnemingshorizon genoemd.
Evenementshorizons zijn niet alleen interessant voor potentiële tijdreizigers: ze zijn ook interessant voor filosofen, omdat ze implicaties hebben voor hoe we de aard van tijd begrijpen.

Uitrekkende tijd

Als de ruimte wordt uitgerekt, is de tijd dat ook. Een klok die zich in de buurt van een massief object bevindt, tikt langzamer dan een klok die zich in de buurt van een veel minder massief object bevindt.
Een klok in de buurt van een zwart gat zal heel langzaam tikken in vergelijking met een klok op aarde. Een jaar in de buurt van een zwart gat kan 80 jaar op aarde betekenen, zoals je misschien hebt gezien in de film  Interstellar .
Zo kunnen zwarte gaten gebruikt worden om naar de toekomst te reizen. Als je in de toekomst van de aarde wilt springen, vlieg dan gewoon in de buurt van een zwart gat en keer dan terug naar de aarde.
Als je dicht genoeg bij het centrum van het zwarte gat komt, tikt je klok langzamer, maar je zou nog steeds moeten kunnen ontsnappen zolang je de waarnemingshorizon niet overschrijdt.

Lussen in de tijd

Hoe zit het met het verleden? Dit is waar dingen echt interessant worden. Een zwart gat buigt de tijd zo sterk dat het zichzelf kan omwikkelen.
Stel je voor dat je een vel papier neemt en de twee uiteinden samenvoegt om een ​​lus te vormen. Dat is wat een zwart gat lijkt te doen met de tijd.
Hierdoor ontstaat een natuurlijke tijdmachine. Als je op de een of andere manier in de lus zou kunnen komen, die natuurkundigen een gesloten tijdachtige curve noemen, zou je jezelf op een traject door de ruimte bevinden dat begint in de toekomst en eindigt in het verleden.
Binnen de lus zou je ook merken dat oorzaak en gevolg moeilijk te ontwarren zijn. Dingen die in het verleden zijn, zorgen ervoor dat er in de toekomst dingen gebeuren, die er op hun beurt weer voor zorgen dat er dingen in het verleden gebeuren!

De vangst

Dus je hebt een zwart gat gevonden en je wilt je vertrouwde ruimteschip gebruiken om terug te gaan en de dinosaurussen te bezoeken. Veel geluk.
Er zijn drie problemen. Ten eerste kun je alleen naar het verleden van het zwarte gat reizen. Dat betekent dat als het zwarte gat is ontstaan ​​nadat de dinosaurussen waren uitgestorven, je niet ver genoeg terug kunt gaan.
Ten tweede zou je waarschijnlijk de gebeurtenishorizon moeten overschrijden om in de lus te komen. Dit betekent dat om op een bepaald moment in het verleden uit de lus te komen, je de gebeurtenishorizon moet verlaten. Dat betekent sneller reizen dan het licht, waarvan we vrij zeker weten dat het onmogelijk is.
Ten derde, en waarschijnlijk het ergste van alles, zouden jij en je schip ‘spaghettificatie’ ondergaan. Klinkt heerlijk, toch?
Helaas is dat niet het geval. Terwijl je de gebeurtenishorizon passeerde, zou je plat worden uitgerekt, als een noedel. In feite zou je waarschijnlijk zo dun worden uitgerekt dat je gewoon een reeks atomen zou zijn die in een spiraal de leegte in spiralen.
Dus hoewel het leuk is om na te denken over de tijdvervormende eigenschappen van zwarte gaten, zal dat bezoek aan de dinosaurussen in de nabije toekomst in het rijk van de fantasie moeten blijven.
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit  The Conversation (opent in een nieuw tabblad)  onder een Creative Commons-licentie. Lees het  originele artikel (opent in nieuw tabblad) .

Bron