Zwarte gaten zijn onverzadigbaar. En zo ook de menselijke honger naar kennis over ‘veruit de spannendste objecten die we kennen’. Daar springt wetenschapsjournalist Ans Hekkenberg handig op in met haar heldere en humorvolle boek Gaten in het heelal.
Het is maar goed dat Svarthål geen echt bouwpakket van IKEA is. Het model – bestaande uit een accretieschijf, fotonsfeer, een jet, singulariteit en een waarnemingshorizon – zou met gemak zelfs de grootste interieurwinkel opslokken. Het bouwpakket dat Ans Hekkenberg van een zwart gat schetst is verrassend eenvoudig. De enige manier om deze ongrijpbare objecten grijpbaar te maken, is ze opdelen in hapklare stukken.
Het compacte Gaten in het heelal leest als een spoedcursus zwarte gaten, inclusief een verdiepende opdracht over wormgaten en witte gaten. Het is een leuke les. Het boekje is extreem vlot geschreven, doorspekt met humor en goede analogieën. Je scheert vlak langs de randen van de waarnemingshorizon (en vooruit, soms ga je voorbij het point of no return). Het enige jammere is dat de duik soms wat diepgang mist en alweer over is voordat je er erg in hebt.
Gekke experimenten
Als er één object is dat al ruim een eeuw lang voor discussies onder astronomen zorgt, dan is het wel het zwart gat. Dat begint al bij zijn ‘ontdekking’ in 1915 aan het front van de Eerste Wereldoorlog. Het is daar dat de Duitse astronoom Karl Scharzschield – die in het leger verantwoordelijk was voor het berekenen van kogel- en granaatbanen – als eerste een exacte oplossing bedenkt voor de kersverse algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein. Deze revolutionaire nieuwe zwaartekrachttheorie opent zo de mogelijkheid voor objecten die zo zwaar zijn dat ze zelfs licht opslokken. Alles wat erin valt komt er nooit meer uit. Een mooie oplossing, dat wel, maar niet veel wetenschappers geloven aanvankelijk dat zwarte gaten daadwerkelijk bestaan.
Een halve eeuw later krijgt het debat over het bestaan van zwarte gaten opnieuw zuurstof. Astronomen ontdekken in het sterrenbeeld Zwaan een mysterieuze röntgenbron, op een plek waar verder enkel duisternis bestaat. Zou dit een zwart gat kunnen zijn? Het leidt tot een beroemde weddenschap tussen natuurkundigen Stephen Hawking en Kip Thorne. Hakwing zegt dat het géén zwart gat is, Thorne denkt van wel. De latere Nobelprijswinnaar Thorn wint. Ook blijken zwarte gaten aan de basis te staan van de in eerste instantie zo geheimzinnige quasars, extreem verre en heldere sterrenstelsels.
Hekkenberg behandelt vrijwel alle vraagstukken die zich door de jaren sponnen rondom zwarte gaten. Bijvoorbeeld hoe ze ontstaan. Van de ‘kleintjes’ is duidelijk dat het ingestorte kernen van zware sterren zijn. Het verhaal van de grotere exemplaren (tot miljarden keren de massa van de zon) is mistiger. Ook een heet hangijzer is of er zogenoemde ‘oergaten’ zijn (zwarte gaten die relatief snel na de oerknal ontstonden) en wat er gebeurt met de informatie van materie die in een zwart gat verdwijnt. De quantummechanica verbiedt namelijk dat deze informatie wordt vernietigd. Op al deze vlakken is er een stevige discussie tussen wetenschappers. ‘En laten we voorop stellen, zo hoort het ook – wetenschappers mogen niets voor waar aannemen’, schrijft Hekkenberg.
Ook is er voldoende ruimte voor het gedachte-experiment (de enige veilige manier om dichtbij een zwart gat te komen). Zo kun je in de fotosfeer van een zwart gat – de afstand tot het zwarte gat waar licht er een vrijwel perfecte cirkel omheen maakt – naar je eigen achterhoofd kijken! Spring in een zwart gat en je zult langzaam uit elkaar getrokken worden, als ‘spaghetti’, als homo sapiens bolognese. Kijk vooral uit voor de kleine maar venijnige zwarte gaten, waarschuwt Hekkenberg, het ‘spagettificatie-proces’ is juist hier veel sterker dan bij grote zwarte gaten.
Een scheervlucht
De ontdekkingstocht aan de arm van Hekkenberg is nergens saai en altijd grappig. Het boekje heeft veel sterke analogieën en de uitleg is doorgaans prima te volgen. Zwarte gaten zijn goed in alles samenballen: kun je al onze kennis over zwarte gaten samenballen in een boekje van ruim honderd pagina’s? Hekkenberg doet een dappere poging en weet in het boekje daadwerkelijk wat natuurkundige inzichten te verpakken die niet zo wijd verbreid zijn als de basisprincipes zoals ‘zelfs het licht ontsnapt niet aan een zwart gat’.
Toch is de scheervlucht soms wel heel snel. Kernfusie in een alinea aanstippen, zwaartekrachtgolven in een pagina uitleggen, en de quantumveldverklaring van Hawkingstraling proberen te verklaren in twee pagina’s? Oef! Ook termen als neutronensterren en witte dwergen worden niet uitgelegd. Zonder een beetje voorkennis kan dit boekje een taaiere klus zijn dan het formaat doet vermoeden.