Zijn sommige zwarte gaten harig? Er is nu een nieuwe manier om daarachter te komen

In dit artikel:

Einsteins algemene relativiteitstheorie stelt dat een zwart gat alleen door zijn massa en spin wordt gekenmerkt. Onderzoekers van de Japanse Nagoya University hebben nu een methode ontwikkeld om te onderzoeken of zwarte gaten toch extra structuur bevatten, het zogenoemde ‘haar’. Dat kan wijzen op verborgen materie rond het zwarte gat of op natuurkunde die verder gaat dan Einsteins theorie.

De methode gebruikt de ringdown: de zwaartekrachtsgolven die ontstaan nadat twee zwarte gaten zijn samengesmolten. Het nieuwe zwarte gat trilt daarbij als een klok, waarbij de frequentie en de snelheid waarmee het signaal uitdooft informatie bevatten over zijn omgeving. De onderzoekers berekenden met Einsteins vergelijkingen hoe kleine hoeveelheden materie de ringdown beïnvloeden. Ze testten dit bij drie theoretische zwarte gaten en ook bij ronddraaiende exemplaren, waarbij golven zowel met als tegen de rotatie in bewegen.

Frequentie en uitdooftijd veranderen niet altijd op dezelfde manier. De verschillen hangen af van de hoeveelheid verborgen materie, de drukverdeling ervan en de draairichting. Daardoor kan het patroon niet alleen aantonen dat er iets extra’s aanwezig is, maar mogelijk ook aanwijzingen geven over de aard van die materie of over nieuwe natuurkunde.

De resultaten zijn voorlopige voorspellingen en vormen geen bewijs dat ‘harige’ zwarte gaten bestaan. Wel bieden ze een zoekstrategie voor toekomstige waarnemingen van zwaartekrachtsgolven. Zwarte gaten zijn daarvoor bijzonder geschikt, omdat hun extreem sterke zwaartekracht mogelijke afwijkingen van de relativiteitstheorie het duidelijkst kan versterken.