Zwarte gaten vormen natuurlijke tijdmachines waarmee je zowel naar het verleden als naar de toekomst kunt reizen. Maar verwacht niet dat je binnenkort dinosaurussen zult zien. We hebben momenteel geen ruimtevaartuig dat een zwart gat kan naderen. Maar zelfs met dat kleine detail terzijde, is proberen terug in de tijd te reizen met een zwart gat misschien wel het laatste wat je ooit doet.
Een zwart gat is een extreem massief object dat zich meestal vormt wanneer een stervende ster op zichzelf instort. Net als planeten en sterren hebben zwarte gaten zwaartekrachtvelden om zich heen. Het zwaartekrachtveld houdt ons op aarde en zorgt ervoor dat de aarde rond de zon draait. In de regel geldt: hoe massiever het object, hoe sterker het zwaartekrachtveld. Het zwaartekrachtveld van de aarde maakt ruimtereizen buitengewoon moeilijk. Daarom bouwen we raketten: we moeten heel snel bewegen om aan de zwaartekracht van de aarde te ontsnappen.
Het zwaartekrachtveld van een zwart gat is zo sterk dat zelfs licht er niet uit kan ontsnappen. Dit is verbazingwekkend, want licht is het snelste wat de wetenschap kent! Trouwens, daarom zijn zwarte gaten zwart: we kunnen net zo min licht weerkaatsen op een zwart gat als we een zaklamp kunnen laten weerkaatsen op een boom in het donker.
De algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein vertelt ons dat materie en energie verbazingwekkende effecten hebben op het universum. Materie en energie vervormen en rekken de ruimte uit. Hoe massiever het object, hoe meer ruimte zich uitstrekt en eromheen buigt. Het massieve object creëert een soort vallei in de ruimte. Als objecten naderen, vallen ze in deze vallei.
Dit is de reden waarom wanneer je een enorm object nadert, inclusief een zwart gat, je erin valt. Dit verklaart ook waarom licht een zwart gat niet kan verlaten: de zijkanten van de vallei zijn zo steil dat licht geen tijd heeft om te ontsnappen. De vallei die door het zwarte gat is ontstaan, wordt steiler en steiler naarmate je het van ver nadert. Het punt waarop het zo steil wordt dat er geen licht 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.
Als de ruimte uitrekt, doet 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 kon zien in het voorbeeld van de film Interstellar.
Zo kunnen zwarte gaten worden gebruikt om naar de toekomst te reizen. Als je in de toekomst van de aarde wilt springen, vlieg dan langs het zwarte gat en kom dan terug naar de aarde. Als je dicht genoeg bij het centrum van het zwarte gat komt, tikt je klok langzamer, maar je kunt nog steeds ontsnappen zolang je de waarnemingshorizon niet overschrijdt.
Hoe zit het met het verleden? Dit is waar dingen echt interessant worden. Een zwart gat vervormt de tijd zo sterk dat het zichzelf kan omwikkelen. Stel je voor dat je een stuk papier neemt en de twee uiteinden verbindt om een lus te vormen. Dit is wat een zwart gat in de loop van de tijd lijkt te doen. Hierdoor ontstaat een natuurlijke tijdmachine. Als je op de een of andere manier in een lus zou kunnen komen die natuurkundigen een gesloten tijdcurve noemen, zou je jezelf op een traject door de ruimte bevinden dat begint in de toekomst en eindigt in het verleden.
Binnen de lus zul je ook merken dat oorzaak en gevolg moeilijk te ontwarren zijn. Wat in het verleden is gebeurd, veroorzaakt gebeurtenissen in de toekomst, die op hun beurt weer gebeurtenissen in het verleden veroorzaken!
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 langs een zwart gat reizen. Dit betekent dat als het zwarte gat is ontstaan nadat de dinosaurussen uitstierven, je niet ver genoeg terug kunt gaan. Ten tweede moet je waarschijnlijk de gebeurtenishorizon overschrijden om in de lus te komen. Dit betekent dat om de lus op een bepaald moment in het verleden te verlaten, 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, zouden jij en je schip "gespaghettiiseerd" zijn. Klinkt heerlijk, nietwaar?
Helaas niet. Wanneer je de gebeurtenishorizon overschrijdt, word je uitgerekt als een noedel. In feite zul je waarschijnlijk zo dun worden uitgerekt dat je slechts een reeks atomen wordt die de leegte in spiraalt. Dus hoewel het interessant is om na te denken over de tijdvervormende eigenschappen van zwarte gaten, zal een bezoek aan dinosaurussen in de nabije toekomst in het rijk van fictie blijven.
U kunt Oekraïne helpen vechten tegen de Russische indringers. De beste manier om dit te doen is door geld te doneren aan de strijdkrachten van Oekraïne via Red het leven of via de officiële pagina NBU.
Lees ook: