In het gebied tussen twee grote zwarte gaten die op het punt staan op elkaar te botsen, kan mogelijk een ‘echt vacuüm’ ontstaan. Dat is een bel van lege ruimte die snel om zich heen grijpt, en zo het hele heelal kan opslokken.

Natuurkundigen weten al een tijdje dat ons universum zich mogelijk niet in de laagst mogelijke energietoestand bevindt. In plaats van dat het heelal een ‘echt vacuüm’ vormt, zou het zich in een toestand kunnen bevinden die natuurkundigen een ‘vals vacuüm’ noemen.

Een vals vacuüm is niet stabiel. Dat wil zeggen dat het alsnog kan vervallen naar de ‘echte’ variant. Als dat ergens in het heelal gebeurt, zou daar een bel vormen waarin alle natuurwetten van tafel worden geveegd. En erger nog: deze bel waarin het echte vacuüm heerst, zou met de snelheid van het licht uitdijen. Zo zou die zich door het hele heelal verspreiden en uiteindelijk alles opslokken.

Zwijgend higgsboson
LEES OOK
Zwijgend higgsboson

Sommige onderzoekers denken dat de extreme zwaartekracht in de buurt van een zwart gat kleine bubbels met daarin zo’n echt vacuüm kan creëren. Zolang die belletjes onmiddellijk in het zwarte gat vallen, is dat geen probleem. Ze kunnen dan kort bestaan zonder dat ze de kans krijgen te groeien en het heelal te vernietigen.

Deeltjesfysicus Rostislav Konoplich van het Manhattan College in New York en zijn collega’s berekenden wat er gebeurt als zulke vacuümbellen ontstaan in de regio tussen twee botsende zwarte gaten. ‘In het gebied tussen de botsende zwarte gaten is de aantrekkingskracht van beide kanten in evenwicht. Mogelijk kan een bel voor een korte tijd op die plek gevangen worden, en dus blijven voortbestaan’, zegt Konoplich.

Bubbel leidt tot minigaatje

Het oppervlak van elke vacuümbubbel kun je vergelijken met dat van een gewone zeepbel. Als meerdere bellen vormen, kunnen die op elkaar botsen. De onderzoekers berekenden dat als meerdere bellen tegelijk samensmelten, hun gedeelde oppervlak een oneindig grote dichtheid zou krijgen. Dat betekent dat ze een piepklein zwart gat zouden vormen.

Deze kleine zwarte gaten zouden deeltjes en straling uitzenden via een proces dat hawkingstraling heet. Daardoor zouden ze extreem snel weer verdampen en verdwijnen. Konoplich en zijn collega’s berekenden dat dit hele proces zou plaatsvinden in slechts tien milliseconden voordat de grotere zwarte gaten op elkaar knallen en daarbij alle vacuümbubbels of minuscule zwarte gaten in hun midden verslinden.

Risicootje

Maar als er werkelijk vacuümbellen ontstaan, dan kunnen we er niet zeker van zijn dat zij in de grote zwarte gaten vallen, zegt natuurkundige Ruth Gregory van King’s College London. ‘We weten dat deze bubbels snel beginnen uit te zetten en snel de lichtsnelheid bereiken’, zegt zij. ‘Als ze zich buiten de horizon [het bereik van het zwart gat, red.] bevinden, zou het kunnen dat ze verder groeien, in plaats van erin te vallen.’

Dit zou een ramp van apocalyptische proporties zijn. ‘Als zo’n bubbel met een echt vacuüm groeit, zou dat het heelal vernietigen’, zegt Gregory. Een kleine troost: het feit dat het heelal er nog is, suggereert volgens haar dat echt-vacuüm-bellen, als ze al bestaan, op zijn minst zeldzaam zijn.

Waarnemen

Als de bellen wel bestaan en inderdaad micro-zwarte-gaten vormen, kunnen natuurkundigen op zoek gaan naar de straling die vrijkomt bij hun verdamping. Konoplich: ‘Als we zoiets kunnen detecteren, zou dat heel belangrijk zijn. Het zou aan de hand van waarnemingen bewijzen dat ons heelal metastabiel is, in plaats van dat we dat alleen theoretisch kunnen beredeneren. Dat zou een belangrijk inzicht zijn over de fundamentele aard van ons heelal.’

R.I.P. Heelal
Leestip: Meer lezen over hoe een vacuümbubbel het einde van het universum inluidt? Ans Hekkenberg behandelt deze en andere mogelijke doemscenario’s in R.I.P. Heelal. Te bestellen in onze webshop als paperback of e-book.