Het bestaan van ons universum hangt af van een fundamenteel onevenwicht: waarom is er zoveel materie en zo weinig antimaterie? Volgens de heersende theorie had de oerknal gelijke hoeveelheden van beide moeten creëren, wat elkaar zou hebben vernietigd en niets achter zou laten. Toch zijn we hier. Natuurkundigen hebben lang geprobeerd deze asymmetrie te verklaren, en een nieuwe theorie suggereert een verrassende boosdoener: oorspronkelijke zwarte gaten – hypothetische overblijfselen uit de vroegste momenten van het universum.
Het antimaterieprobleem
Het standaardmodel van de deeltjesfysica voorspelt dat materie en antimaterie tijdens de oerknal in gelijke hoeveelheden geproduceerd hadden moeten worden. Wanneer deze deeltjes botsen, vernietigen ze elkaar en worden ze omgezet in pure energie. Dit houdt in dat als het universum met een perfect evenwicht begon, het nu verstoken zou moeten zijn van complexe structuren zoals sterrenstelsels, sterren of zelfs leven. Het feit dat we bestaan suggereert dat iets de balans in het voordeel van de materie heeft doen doorslaan.
De hypothese van het zwarte gat
Nikodem Poplawski, een theoretisch natuurkundige aan de Universiteit van New Haven, stelt dat kleine oorspronkelijke zwarte gaten, geboren in de onmiddellijke nasleep van de oerknal, selectief antimaterie consumeerden. Deze zwarte gaten, gevormd door extreme dichtheidsschommelingen, zouden kunnen hebben gefunctioneerd als zwaartekrachtsputten, waarbij bij voorkeur zwaardere antimateriedeeltjes werden opgevangen vanwege hun iets lagere snelheden.
“De massa-asymmetrie en de resulterende asymmetrie van het vangen van zwarte gaten veroorzaakten de onevenwichtigheid tussen materie en antimaterie in het waarneembare universum zonder het behoud van het baryongetal te schenden en een beroep te doen op nieuwe natuurkunde die verder gaat dan het standaardmodel”, zegt Poplawski.
Hoe het zou werken
De theorie berust op twee belangrijke punten. Ten eerste zijn antimateriedeeltjes iets massiever dan hun materie-tegenhangers. Ten tweede: hoe langzamer een deeltje beweegt, hoe groter de kans dat het wordt opgevangen door de zwaartekracht van een zwart gat. Deze combinatie zou het voor oorspronkelijke zwarte gaten mogelijk hebben gemaakt om antimaterie sneller aan te zuigen dan materie, waardoor de aanwezigheid ervan in het vroege heelal geleidelijk werd verminderd.
Implicaties voor de vroege groei van zwarte gaten
Deze hypothese behandelt ook een ander kosmologisch raadsel: de onverwacht snelle groei van superzware zwarte gaten in het vroege heelal. De James Webb-ruimtetelescoop heeft deze kolossen ontdekt die slechts 500 miljoen jaar na de oerknal bestonden, veel eerder dan eerder voor mogelijk werd gehouden. Poplawski suggereert dat oorspronkelijke zwarte gaten, door zich vol te vreten met antimaterie, veel sneller enorme afmetingen hadden kunnen bereiken dan door conventionele aanwas.
‘Oer-zwarte gaten consumeerden meer antimaterie dan materie, en omdat antimaterie veel zwaarder was dan materie, namen oorspronkelijke zwarte gaten hun massa enorm toe’, legt Poplawski uit.
De weg vooruit
Momenteel blijft het bestaan van oorspronkelijke zwarte gaten hypothetisch. Het rechtstreeks opsporen ervan is een grote uitdaging, aangezien ze zouden hebben bestaan in een tijdperk dat uiterst moeilijk waarneembaar was. Toekomstige experimenten met zwaartekrachtgolven of neutrinodetectie zouden een weg naar verificatie kunnen bieden. Bovendien zouden nauwkeurige metingen van massaverschillen tussen materie en antimaterie bij extreme dichtheden ondersteunend bewijs kunnen leveren.
Deze theorie biedt een overtuigende, zij het speculatieve, oplossing voor een van de diepste mysteries van de kosmologie. Als dit wordt bevestigd, zou het ons begrip herschrijven van hoe het universum is geëvolueerd van een symmetrisch begin naar de door materie gedomineerde kosmos die we vandaag de dag waarnemen.
