Natuurkundigen van de Universiteit van Sussex hebben ontdekt dat zwarte gaten druk uitoefenen op hun omgeving, in een wetenschappelijke primeur.

In 1974 deed Stephen Hawking de baanbrekende ontdekking dat zwarte gaten warmtestraling uitzenden. Voorafgaand daaraan, zwarte gaten werden verondersteld inert te zijn, de laatste stadia van een stervende zware ster.

De wetenschappers van de Universiteit van Sussex hebben aangetoond dat het in feite nog complexere thermodynamische systemen zijn, met niet alleen een temperatuur maar ook een druk.

De toevallige ontdekking werd gedaan door professor Xavier Calmet en Folkert Kuipers van het departement Natuur- en Sterrenkunde aan de Universiteit van Sussex, en wordt vandaag gepubliceerd in Fysieke beoordeling D .

Calmet en Kuipers waren verbijsterd door een extra figuur die in vergelijkingen presenteerde dat ze op kwantumgravitatiecorrecties voor de entropie van een zwart gat draaiden.

Tijdens een discussie over dit merkwaardige resultaat op eerste kerstdag 2020, het besef dat wat ze zagen zich gedroegen als een druk daagde. Na verdere berekeningen bevestigden ze hun opwindende bevinding dat kwantumzwaartekracht kan leiden tot een druk in zwarte gaten.

Xavier Calmet, Hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Sussex, zei:"Onze bevinding dat zwarte gaten van Schwarzschild zowel een druk als een temperatuur hebben, is nog opwindender, aangezien het een totale verrassing was. Ik ben verheugd dat het onderzoek dat we aan de Universiteit van Sussex doen naar de kwantumzwaartekracht is verbeterd het bredere begrip van de wetenschappelijke gemeenschappen over de aard van zwarte gaten.

"Hawkings baanbrekende intuïtie dat zwarte gaten niet zwart zijn, maar een stralingsspectrum hebben dat erg lijkt op dat van een zwart lichaam, maakt zwarte gaten tot een ideaal laboratorium om de wisselwerking tussen kwantummechanica te onderzoeken, zwaartekracht en thermodynamica.

"Als je zwarte gaten alleen in de algemene relativiteitstheorie beschouwt, men kan aantonen dat ze een singulariteit hebben in hun centra waar de wetten van de fysica zoals we die kennen, moeten worden afgebroken. Het is te hopen dat wanneer de kwantumveldentheorie wordt opgenomen in de algemene relativiteitstheorie, kunnen we misschien een nieuwe beschrijving van zwarte gaten vinden.

"Ons werk is een stap in deze richting, en hoewel de druk die wordt uitgeoefend door het zwarte gat dat we bestudeerden klein is, het feit dat het aanwezig is, opent meerdere nieuwe mogelijkheden, over de studie van astrofysica, deeltjesfysica en kwantumfysica."

Folkert Kuipers, doctoraal onderzoeker in de school voor wiskundige en fysische wetenschappen aan de Universiteit van Sussex, zei:"Het is opwindend om aan een ontdekking te werken die ons begrip van zwarte gaten bevordert, vooral als onderzoeksstudent.

"Het moment waarop we ons realiseerden dat het mysterieuze resultaat in onze vergelijkingen ons vertelde dat het zwarte gat dat we bestudeerden onder druk stond - na maanden van worstelen - was opwindend.

"Ons resultaat is een gevolg van het baanbrekende onderzoek dat we doen naar de kwantumfysica aan de Universiteit van Sussex en het werpt een nieuw licht op de kwantumaard van zwarte gaten."'