Een onderzoeksteam van de Universiteit van Osaka, Nihon University en Chuo University hebben een nieuw theoretisch raamwerk voorgesteld waarvan het experiment in een laboratorium zou kunnen worden uitgevoerd om de fysica van zwarte gaten beter te begrijpen. Dit project kan licht werpen op de fundamentele wetten die de kosmos beheersen op zowel onvoorstelbaar kleine als enorm grote schaal.

Onlangs, de wereld stond als aan de grond genageld toen de allereerste beelden van een zwart gat werden vrijgegeven door de Event Horizon Telescope. Of, om preciezer te zijn, de foto's toonden de heldere cirkel, een Einstein-ring genoemd, gemaakt door het licht dat ternauwernood ontsnapte aan de greep van de immense zwaartekracht van het zwarte gat. Deze lichtring was te wijten aan het feit dat, volgens de algemene relativiteitstheorie, het weefsel van de ruimtetijd zelf wordt zo verwrongen door de massa van het zwarte gat dat het als een enorme lens werkt.

Helaas, ons begrip van zwarte gaten blijft onvolledig, omdat de algemene relativiteitstheorie - die wordt gebruikt om de natuurwetten op de schaal van sterren en sterrenstelsels te beschrijven - momenteel niet compatibel is met de kwantummechanica, onze beste theorie over hoe het heelal op zeer kleine schaal werkt. Sinds zwarte gaten, per definitie, hebben een enorme massa samengeperst tot een kleine ruimte, het verzoenen van deze enorm succesvolle maar tot dusver tegenstrijdige theorieën is nodig om ze te begrijpen.

Een mogelijke benadering voor het oplossen van dit raadsel is de snaartheorie, wat inhoudt dat alle materie is gemaakt van zeer kleine trillende snaren. Een versie van deze theorie voorspelt een overeenkomst tussen de natuurwetten die we waarnemen in onze bekende vier dimensies (drie dimensies van ruimte plus tijd) en snaren in een ruimte met een extra dimensie. Dit wordt soms een "holografische dualiteit, " omdat het doet denken aan een tweedimensionale holografische plaat die alle informatie van een 3D-object bevat.

In het nieuw gepubliceerde onderzoek De auteurs, Koji Hashimoto (Osaka Universiteit), Keiju Murata (Nihon University) en Shunichiro Kinoshita (Chuo University) passen dit concept toe om te laten zien hoe het oppervlak van een bol, die twee dimensies heeft, kan worden gebruikt in een tafelmodelexperiment om een ​​zwart gat in drie dimensies te modelleren. In deze opstelling, licht afkomstig van een bron op het ene punt van de bol wordt gemeten op een ander, die het zwarte gat zou moeten laten zien als het bolvormige materiaal holografie toelaat.

"Het holografische beeld van een gesimuleerd zwart gat, als waargenomen door dit tafelexperiment, kan dienen als toegang tot de wereld van kwantumzwaartekracht", zegt auteur Hashimoto. De onderzoekers berekenden ook de straal van de Einstein-ring die zou worden waargenomen als deze theorie klopt.

"We hopen dat dit project de weg voorwaarts laat zien naar een beter begrip van hoe ons universum echt werkt op een fundamenteel niveau, ", zegt de auteur Keiju Murata.