De versnellende uitdijing van het universum, aangedreven door de mysterieuze kracht die we donkere energie noemen, blijft een van de grootste puzzels van de kosmologie. Decennia lang hebben wetenschappers naar een verklaring gezocht, maar de aard van donkere energie – die grofweg 68% van het universum omvat – is ongrijpbaar gebleven. Nu komt een groeiend aantal astrofysici met een radicaal idee: zwarte gaten zijn misschien wel de bron van deze uitbreiding, in plaats van dat ze kosmische doodlopende wegen zijn. Deze theorie, die ooit als marginaal werd beschouwd, wint aan kracht omdat ze mogelijk niet één, maar drie grote kosmologische mysteries tegelijk oplost.
Het kernidee: zwarte gaten die materie omzetten in donkere energie
Het conventionele begrip van zwarte gaten is dat het gebieden in de ruimtetijd zijn die zo dicht zijn dat niets, zelfs licht niet, aan hun zwaartekracht kan ontsnappen. Een nieuwe gedachtegang suggereert echter dat materie die in zwarte gaten valt, niet zomaar verdwijnt; het ondergaat een transformatie in een vorm van straling die een afstotende kracht uitoefent op de omringende ruimte. Individueel zou dit effect verwaarloosbaar zijn, maar opgeteld over het grote aantal zwarte gaten in het universum zou het de waargenomen versnelling van de kosmische uitdijing kunnen verklaren.
Dit concept, dat ‘kosmologisch gekoppelde zwarte gaten’ wordt genoemd, berust op het idee dat de singulariteiten in de centra van deze objecten niet echt als oneindige dichtheden bestaan. In plaats daarvan verhindert iets deze ineenstorting: de omzetting van materie in donkere energie. Dit proces weerspiegelt het vroege universum toen de straling afkoelde en samensmolt tot materie, maar dan omgekeerd. De zwaartekracht van het zwarte gat blijft onaangetast, omdat deze afhangt van de energiedichtheid en niet van de specifieke vorm van materie.
Steeds meer bewijsmateriaal: van de groei van zwarte gaten tot de Hubble-spanning
Recente waarnemingen ondersteunen deze hypothese. In 2023 onthulde onderzoek onder leiding van Kevin Croker en Gregory Tarlé dat zwarte gaten in het universum sneller lijken te groeien dan verwacht, zelfs de meest ‘saaie’ superzware gaten. Deze groeisnelheid komt overeen met de uitdijing van het heelal, wat wijst op een direct verband tussen de activiteit van zwarte gaten en de productie van donkere energie.
Bovendien biedt de kosmologisch gekoppelde zwarte gatentheorie een mogelijke oplossing voor de al lang bestaande Hubble-spanning – de discrepantie tussen verschillende methoden om de uitdijingssnelheid van het universum te meten. Het model suggereert dat de uitdijingssnelheden in de kosmische geschiedenis verschillend varieerden, wat verklaart waarom metingen het niet met elkaar eens zijn.
De neutrinopuzzel: een derde mysterie opgelost?
Misschien wel het meest verrassend is dat deze theorie ook anomalieën in de deeltjesfysica kan verklaren, met name met betrekking tot neutrino’s. De huidige kosmologische modellen vereisen dat neutrino’s een massa nul hebben om het massabudget van het universum in evenwicht te brengen. Als zwarte gaten echter materie omzetten in donkere energie, maken ze massa vrij in het budget, waardoor neutrino’s een positieve massa kunnen hebben die consistent is met experimentele waarnemingen.
Deze convergentie van bewijsmateriaal – de sneller dan verwachte groei van zwarte gaten, de Hubble-spanning en de neutrinomassa – heeft ertoe geleid dat onderzoekers de huidige stand van de theorie hebben omschreven als een ‘kruk met drie poten’ die steeds stabieler lijkt.
Uitdagingen en toekomstperspectieven
Ondanks de groeiende steun blijven er nog steeds aanzienlijke hindernissen bestaan. De wiskundige modellen die deze kosmologisch gekoppelde zwarte gaten beschrijven, zijn onvolledig en uiterst complex. Met de voortdurende gegevens van het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) en andere grootschalige onderzoeken blijft het bewijsmateriaal zich echter opstapelen. Naarmate meer onderzoekers zich bij het onderzoek aansluiten – het laatste artikel over neutrinomassa’s heeft vijftig co-auteurs – beweegt de theorie zich van de marges van de kosmologie naar mainstream-overwegingen.
Het idee dat zwarte gaten niet alleen consumenten van materie zijn, maar ook scheppers van donkere energie, is een paradigmaverschuiving. Als dit wordt bevestigd, zou het ons begrip van de fundamentele krachten van het universum en zijn uiteindelijke lot opnieuw vormgeven.
