In 2023 trof iets totaal onverwachts de aarde vanuit de ruimte. Geen meteoriet, geen uitbarsting van gammastraling, maar een vrijwel onzichtbaar deeltje: een neutrino. Tot nu toe niets vreemds, ware het niet dat er een detail was dat natuurkundigen sprakeloos maakte. De energie van dat neutrino was zo hoog dat het volgens de huidige theorieën vrijwel onmogelijk was om het op te wekken.
Ter verduidelijking: het had een energie die ongeveer 100.000 keer groter was dan die geproduceerd door de Large Hadron Collider, de krachtigste deeltjesversneller die ooit door de mens is gebouwd. Geen enkele ster, geen actief sterrenstelsel, geen enkel bekend kosmisch fenomeen zou een dergelijk signaal kunnen produceren. Dus waar komt het vandaan?
Volgens een groep natuurkundigen van de Universiteit van Massachusetts in Amherst zijn we misschien getuige geweest van iets dat nog nooit eerder is waargenomen: de explosie van een primordiaal zwart gat.
Van het pasgeboren universum tot vandaag
We hebben nu behoorlijk wat vertrouwen in ‘klassieke’ zwarte gaten. Ze worden geboren wanneer een zeer massieve ster op zichzelf instort, waardoor een gebied in de ruimte-tijd ontstaat met zo’n intense zwaartekracht dat zelfs licht niet kan ontsnappen. Het zijn enorme objecten, heel zwaar en zelfs heel stabiel.
Maar in de jaren zeventig opende natuurkundige Stephen Hawking een geheel nieuwe deur. Volgens zijn theorieën had het universum onmiddellijk na de oerknal oorspronkelijke zwarte gaten kunnen creëren, klein vergeleken met stellaire gaten, die niet voortkwamen uit de ineenstorting van een ster, maar uit de extreme omstandigheden van de eerste kosmische momenten.
Deze zwarte gaten zouden, althans in theorie, een verrassende eigenschap hebben: ze kunnen verdampen. Hoe kleiner ze zijn, hoe heter ze zijn. En hoe heter ze zijn, hoe meer ze deeltjes uitzenden via zogenaamde Hawking-straling. Een langzaam maar onstuitbaar proces dat tot een soort lawine-effect leidt: het zwarte gat verliest massa, warmt steeds meer op en beëindigt uiteindelijk zijn bestaan met een explosie.
Jarenlang bleef dit alles beperkt tot de theorie. Vervolgens registreerde het KM3NeT Collaboration-experiment in 2023 dat buitensporige neutrino, met een energie die op maat gemaakt lijkt om traditionele modellen te ondermijnen.
En dit is waar het beeld echt interessant begint te worden. Omdat een ander groot observatorium, IceCube, niets soortgelijks heeft ontdekt. Als deze gebeurtenissen gebruikelijk zouden zijn, zouden we ons afvragen: moeten we niet letterlijk worden gebombardeerd door ultra-energetische neutrino’s?
Het door Amerikaanse onderzoekers voorgestelde antwoord is even complex als fascinerend.
De ‘donkere lading’: het detail dat alles zou kunnen verklaren
Volgens de studie, gepubliceerd in Physical Review Letters, kunnen sommige oorspronkelijke zwarte gaten een donkere lading hebben. In eenvoudige bewoordingen: een kracht die lijkt op de elektriciteit die we kennen, maar die behoort tot een ‘donkere’ sector van het universum, bevolkt door nog steeds hypothetische deeltjes, zoals een donker elektron, dat veel zwaarder is dan het gewone.
Deze zwarte gaten, gedefinieerd quasi-extreemzouden ze zich anders gedragen dan eenvoudigere modellen. Hun explosies zouden zeldzaam, zeer krachtig en moeilijk te onderscheppen zijn, wat zou verklaren waarom het ene experiment het neutrino zag en het andere niet.
Maar er is meer. Als deze donkere lading echt bestaat, zou deze ook een sleutel kunnen bieden tot het begrijpen van een van de grootste mysteries van de kosmologie: donkere materie. Die onzichtbare substantie die geen licht uitzendt, maar sterrenstelsels bij elkaar houdt en de evolutie van het universum beïnvloedt.
Als de hypothese wordt bevestigd, zouden de gevolgen enorm zijn. Niet alleen zouden we eindelijk experimenteel bewijs hebben van Hawking-straling, maar we zouden ook het bestaan van oorspronkelijke zwarte gaten kunnen aantonen en nieuwe deeltjes kunnen ontdekken die verder gaan dan het standaardmodel van de natuurkunde.
Met andere woorden: één enkele neutrino had een venster kunnen openen op hoe het universum is ontstaan, op wat het werkelijk inhoudt en op welke diepgaande wetten het regeren.
En terwijl we ons dagelijks leven voortzetten, kan er daarbuiten, in de diepe ruimte, een klein zwart gat zijn dat explodeert en een spoor achterlaat dat bestemd is om ons, miljarden jaren later, te bereiken.
Mogelijk bent u ook geïnteresseerd in:
