De algemene wetenschappelijke consensus dat objecten met een sterke onderlinge zwaartekrachtsband niet worden beïnvloed door de uitdijing van het universum, wordt nu in twijfel getrokken. Een nieuw onderzoek van de theoretisch natuurkundigen Valerio Faraoni en Massimiliano Rinaldi stelt dat zwarte gaten mogelijk niet immuun zijn voor deze kosmische expansie, maar er juist aan deelnemen.
Volgens een analyse van universetoday.com zouden zwarte gaten de uitdijing van de ruimte om hen heen niet kunnen negeren. In plaats daarvan suggereren de onderzoekers dat deze objecten gelijktijdig met het heelal expanderen. Deze theoretische verschuiving is van groot belang omdat recente astronomische waarnemingen de huidige kosmologische modellen steeds vaker onder druk zetten.
De uitdaging van het vroege universum
De noodzaak voor een herziene theorie komt voort uit data van moderne observatoria, waaronder de James Webb Space Telescope. Deze telescoop heeft supermassieve zwarte gaten ontdekt in sterrenstelsels die slechts enkele honderden miljoenen jaren na de oerknal bestonden. Dit fenomeen is moeilijk te verklaren binnen de traditionele astrofysica.
In de huidige modellen is er namelijk een fysieke grens aan de snelheid waarmee een zwart gat materie kan absorberen, de zogenaamde Eddington-limiet. Gezien de beperkte tijd sinds het begin van het universum zouden zwarte gaten volgens deze limiet nog niet de enorme massa's hebben kunnen bereiken die nu worden waargenomen. De suggestie dat zwarte gaten meegroeien met de ruimte zelf, zoals beschreven door , zou een verklaring kunnen bieden voor deze onverwachte grootte.
Een breuk met traditionele modellen
Om tot deze conclusies te komen, hebben Faraoni en Rinaldi de wiskundige benadering van zwarte gaten herzien. Lange tijd werd de Schwarzschild-oplossing gehanteerd, een model uit het begin van de vorige eeuw. Dit model gaat uit van een zwart gat als een geïsoleerd object in een statische, lege ruimte. De onderzoekers stellen echter dat deze versimpeling niet langer volstaat, aangezien het universum dynamisch is en voortdurend uitdijt.
Eerdere pogingen om de statische aanname te vervangen door een realistische, expanderende achtergrond leidden tot wiskundige anomalieën, zoals de vorming van een fysiek onmogelijke 'naakte singulariteit'. Om dit probleem op te lossen, richtten de wetenschappers zich op de 'schijnbare horizon', de kritieke grens waaruit licht niet kan ontsnappen. Door te onderzoeken hoe deze horizon zich verhoudt tot de kosmische expansie, trachten zij een mechanisme te definiëren dat de groei van vroege zwarte gaten rechtvaardigt, meldt .
Implicaties voor de kosmologie
Hoewel de studie momenteel als pre-print op arXiv is gepubliceerd, opent het de deur naar een nieuw begrip van de evolutie van het heelal. Indien deze theorie standhoudt, betekent dit dat de massa van een zwart gat niet enkel wordt bepaald door de hoeveelheid geabsorbeerde materie, maar dat de kosmologische evolutie van de ruimte zelf een actieve rol speelt in hun groei.
Deze nieuwe benadering zou een brug kunnen slaan tussen de waarnemingen van de James Webb Space Telescope en de theoretische natuurkunde. Het suggereert dat de interactie tussen lokale zwaartekracht en globale expansie complexer is dan voorheen werd aangenomen, een inzicht dat verder wordt uitgediept in de berichtgeving van .