Dit verhaal is bijgewerkt op 23 augustus om 9:20 uur E.T.
We leven niet in het eerste universum. Er waren andere universums, in andere aionen, vóór de onze, heeft een groep natuurkundigen gezegd. Net als de onze zaten deze universums vol met zwarte gaten. En we kunnen sporen detecteren van die lang dode zwarte gaten in de kosmische microgolfachtergrond (CMB) - de straling die een overblijfsel is van de gewelddadige geboorte van ons universum.
Dat is tenminste de ietwat excentrieke visie van de groep theoretici, waaronder de vooraanstaande wiskundige van Oxford University, natuurkundige Roger Penrose (ook een belangrijke medewerker van Stephen Hawking). Penrose en zijn acolieten pleiten voor een aangepaste versie van de oerknal.
In Penrose en de geschiedenis van ruimte en tijd van gelijkgestemde natuurkundigen (die ze conforme cyclische kosmologie of CCC noemen), borrelen universums op, breiden uit en sterven achtereenvolgens, met zwarte gaten van elk die sporen achterlaten in de universums die volgen. En in een nieuw artikel dat op 6 augustus werd gepubliceerd in het preprint-tijdschrift arXiv, Penrose, samen met de wiskundige Daniel An van de State University of New York Maritime College en de theoretische natuurkundige Krzysztof Meissner van de Universiteit van Warschau, voerde hij aan dat die sporen zichtbaar zijn in bestaande gegevens van de CMB .
An legde uit hoe deze sporen van de ene aion naar de volgende ontstaan en overleven.
'Als het universum maar doorgaat en de zwarte gaten alles opslokken, zullen we op een gegeven moment alleen maar zwarte gaten hebben', vertelde hij WordsSideKick.com. Volgens Hawking's beroemdste theorie verliezen zwarte gaten langzaam een deel van hun massa en energie in de loop van de tijd door straling van massaloze deeltjes die gravitonen en fotonen worden genoemd. Als deze Hawking-straling bestaat, 'dan zal er gebeuren dat deze zwarte gaten geleidelijk en geleidelijk kleiner worden'.
Op een gegeven moment zouden die zwarte gaten helemaal uit elkaar vallen, zei An, waardoor het universum een massaloze soep van fotonen en gravitonen achterliet.
'Het ding over deze tijdsperiode is dat massaloze gravitonen en fotonen niet echt tijd of ruimte ervaren', zei hij.
Gravitonen en fotonen, massaloze reizigers met lichte snelheid, ervaren tijd en ruimte niet op dezelfde manier als wij - en alle andere enorme, langzamer bewegende objecten in het universum. Einsteins relativiteitstheorie dicteert dat objecten met massa langzamer door de tijd lijken te bewegen als ze de lichtsnelheid naderen, en afstanden worden scheefgetrokken vanuit hun perspectief. Massaloze objecten zoals fotonen en gravitonen reizen met de snelheid van het licht, dus ze ervaren helemaal geen tijd of afstand.
Dus een universum gevuld met alleen gravitonen of fotonen zal geen idee hebben wat tijd of ruimte is, 'zei An.
Op dat moment beweren sommige natuurkundigen (waaronder Penrose) dat het uitgestrekte, lege universum met zwarte gaten begint te lijken op het ultra-gecomprimeerde universum op het moment van de oerknal, waar er geen tijd of afstand is tussen iets.
'En dan begint het weer helemaal opnieuw,' zei An.
Dus als het nieuwe universum geen van de zwarte gaten uit het vorige universum bevat, hoe kunnen die zwarte gaten dan sporen achterlaten in de CMB?
Penrose zei dat de sporen niet van de zwarte gaten zelf zijn, maar eerder van de miljarden jaren die die objecten besteedden aan het via Hawking straling in hun eigen universum steken.
'Het is niet de singulariteit van het zwarte gat', of het is het fysieke lichaam, vertelde hij aan WordsSideKick.com, 'maar de ... hele Hawking-straling van het gat door zijn geschiedenis heen.'
Dit is wat dat betekent: de hele tijd dat een zwart gat dat zichzelf oplost via Hawking-straling, een spoor achterlaat. En dat merkteken, gemaakt in de achtergrondstralingfrequenties van de ruimte, kan de dood van een universum overleven. Als onderzoekers dat merkteken zouden herkennen, zouden de wetenschappers reden hebben om te geloven dat de CCC-visie op het universum juist is, of in ieder geval niet absoluut verkeerd.
Om die zwakke plek tegen de toch al zwakke, warrige straling van de CMB te herkennen, zei An, leidde hij een soort statistisch toernooi tussen de luchtpartijen.
An nam cirkelvormige gebieden in de derde van de hemel waar sterrenstelsels en sterrenlicht de CMB niet overweldigen. Vervolgens belichtte hij gebieden waar de verdeling van de microgolffrequenties overeenkomt met wat zou worden verwacht als er Hawking-punten zouden bestaan. Hij liet die cirkels met elkaar "concurreren", zei hij, om te bepalen welk gebied het meest overeenkwam met de verwachte spectrums van Hawking-punten.
Vervolgens vergeleek hij die gegevens met nep-CMB-gegevens die hij willekeurig had gegenereerd. Deze truc was bedoeld om de mogelijkheid uit te sluiten dat die voorlopige "Hawking-punten" zich hadden kunnen vormen als de CMB volledig willekeurig was. Als de willekeurig gegenereerde CMB-gegevens die Hawking-punten niet konden nabootsen, zou dat sterk suggereren dat de nieuw geïdentificeerde Hawking-punten inderdaad afkomstig waren uit zwarte gaten van eeuwen geleden.
Dit is niet de eerste keer dat Penrose een paper heeft uitgegeven waarin Hawking-punten uit een verleden universum worden geïdentificeerd. In 2010 publiceerde hij een paper met de natuurkundige Vahe Gurzadyan die een soortgelijke bewering deed. Die publicatie veroorzaakte kritiek van andere natuurkundigen en slaagde er niet in de wetenschappelijke gemeenschap groot te maken. Twee vervolgdocumenten (hier en hier) voerden aan dat het bewijs van Hawking-punten die Penrose en Gurzadyan hebben geïdentificeerd, in feite het resultaat was van willekeurige ruis in hun gegevens.
Toch dringt Penrose naar voren. (De natuurkundige heeft ook beroemd beweerd, zonder veel neurowetenschappers te overtuigen, dat het menselijk bewustzijn het resultaat is van quantum computing.)
Op de vraag of de zwarte gaten in ons universum ooit sporen zouden kunnen achterlaten in het universum van de volgende eeuw, antwoordde Penrose: 'Ja, inderdaad!'
Noot van de redactie: een eerdere versie van dit verhaal noemde de CMB "radioactief". Het is straling, maar niet radioactief. Het verhaal is gecorrigeerd.
