Het inwendige van zwarte gaten blijft een raadsel voor de wetenschap. In 1916 schetste de Duitse natuurkundige Karl Schwarzschild een oplossing voor de algemene relativiteitsvergelijkingen van Albert Einstein, waarin het centrum van een zwart gat bestaat uit een zogenaamde singulariteit, een punt waarop ruimte en tijd niet langer bestaan.
Hier, zo luidt de theorie, zijn alle natuurkundige wetten, inclusief Einsteins algemene relativiteitstheorie, niet langer van toepassing; het causaliteitsprincipe wordt opgeschort. Dit vormt een groot probleem voor de wetenschap, het betekent immers dat er geen informatie kan ontsnappen uit een zwart gat voorbij de zogenaamde waarnemingshorizon. Dit zou een reden kunnen zijn waarom de oplossing van Schwarzschild niet veel aandacht trok buiten de theoretische wereld, dat wil zeggen, totdat de eerste kandidaat voor een zwart gat werd ontdekt in 1971, gevolgd door de ontdekking van het zwarte gat in het centrum van onze Melkweg in de jaren 2000, en ten slotte het eerste beeld van een zwart gat, vastgelegd door de Event Horizon Telescope Collaboration in 2019.
In 2001 stelden Pawel Mazur en Emil Mottola een andere oplossing voor de veldvergelijkingen van Einstein voor, die leidde tot objecten die zij gravitationele condensaatsterren of gravasterren (gravastars) noemden. In tegenstelling tot zwarte gaten hebben gravastars verschillende voordelen vanuit theoretisch astrofysisch perspectief. Aan de ene kant zijn ze bijna net zo compact als zwarte gaten en vertonen ze ook een zwaartekracht aan hun oppervlak die in wezen net zo sterk is als die van een zwart gat. Aan de andere kant hebben gravastars geen waarnemingshorizon, dat wil zeggen een grens waarbinnen geen informatie verzonden kan worden, en hun kern bevat geen singulariteit.
In plaats daarvan bestaat het centrum van een gravastar uit een exotische (donkere) energie die een negatieve druk uitoefent op de enorme zwaartekracht die de ster samendrukt. Het oppervlak van een gravastar wordt voorgesteld door een flinterdunne huid van gewone materie, waarvan de dikte nul nadert. Theoretische natuurkundigen Daniel Jampolski en Prof. Luciano Rezzolla van de Goethe Universiteit Frankfurt hebben nu een oplossing gepresenteerd voor de veldvergelijkingen van algemene relativiteit die het bestaan beschrijft van een gravastar binnen een andere gravaster. Ze hebben dit hypothetische hemellichaam de naam "nestar" gegeven (van het Engelse "nested"). Het onderzoek is gepubliceerd in Classical and Quantum Gravity.
Daniel Jampolski, die de oplossing ontdekte als onderdeel van zijn bachelorscriptie onder leiding van Luciano Rezzolla, zegt: "De nestar is als een matroesjka pop. Onze oplossing voor de veldvergelijkingen maakt een hele reeks geneste gravasterren mogelijk." Terwijl Mazur en Mottola stellen dat de gravastar een bijna oneindig dunne schil heeft die bestaat uit normale materie, is de uit materie samengestelde schil van de nestar iets dikker: "Het is iets makkelijker om je voor te stellen dat zoiets zou kunnen bestaan."
Luciano Rezzolla, hoogleraar theoretische astrofysica aan de Goethe Universiteit, legt uit: "Het is geweldig dat het zelfs 100 jaar nadat Schwarzschild zijn eerste oplossing voor Einsteins veldvergelijkingen uit de algemene relativiteitstheorie presenteerde, nog steeds mogelijk is om nieuwe oplossingen te vinden. Het is een beetje als het vinden van een gouden munt langs een pad dat al eerder door vele anderen is verkend. Helaas hebben we nog steeds geen idee hoe zo'n gravaster zou kunnen ontstaan. Maar zelfs als nestars niet bestaan, helpt het onderzoeken van de wiskundige eigenschappen van deze oplossingen ons uiteindelijk om zwarte gaten beter te begrijpen."
Bron: Psyg.org/Goethe University Frankfurt am Main
