Informatieturbulentie in zwarte gaten en de Hubble-spanning

Waarom het uitbreidingsprobleem van het heelal ertoe doet

Ons heelal zet uit, maar twee van onze beste meetmethoden geven verschillende snelheden voor die expansie. Deze puzzel, bekend als de “Hubble-spanning”, kan erop wijzen dat er iets belangrijks ontbreekt in ons beeld van ruimte, tijd en materie. Dit artikel onderzoekt een gedurfd idee: dat de manier waarop informatie zich binnen een zwart gat gedraagt—specifiek hoe die groeit en turbulent wordt—natuurlijke aanleiding kan geven tot twee verschillende kosmische expansiesnelheden, die overeenkomen met de waarden die momenteel in conflict zijn.

Patronen die zich door het heelal herhalen

Fractalen zijn vormen waarvan de patronen zich op veel schalen herhalen, zoals de vertakkingen van een boom of de gekartelde kustlijn. In de kosmologie verschijnt vergelijkbaar fractaalachtig gedrag in de kosmische achtergrondstraling en het grootschalige web van sterrenstelsels. De auteur stelt voor dat we, om de Hubble-spanning te begrijpen, moeten kijken naar hoe zulke herhalende patronen kunnen voortkomen uit diepe fysica—niet alleen uit zichtbare materie, maar uit de informatie die ten grondslag ligt aan de ruimtetijd. Gebaseerd op moderne ideeën dat ruimtetijd kan ontstaan uit kwantumverstrengeling en dat zwarte gaten zich gedragen als de sterkste mogelijke informatieverwerkers, behandelt het werk het binnenste van een zwart gat als een soort kwantumcircuit waar informatie zich verspreidt en mengt.

Van kwantumcircuits naar turbulente informatie

Binnen dit kwantumcircuitbeeld interfereren bits van kwantuminformatie—qubits—en "infecteren" ze elkaar stap voor stap, vergelijkbaar met individuen in een groeiende populatie. Eerder werk beschreef dit met een gladde, continue vergelijking. Hier houdt de auteur de dynamica in discrete stappen aan en laat zien dat de evolutie een klassieke niet-lineaire regel volgt die bekendstaat om het produceren van chaos en complex gedrag. Wanneer de eindige hulpbronnen binnen het zwarte gat in rekening worden gebracht, komt het systeem in een toestand die de auteur informatieturbulentie noemt: een gecompliceerd, steeds vertakkend patroon waarbij coëfficiënten die het gedrag van het systeem beschrijven een fractale cascade vormen, vergelijkbaar met hoe energie zich over schalen verplaatst in gewone vloeistofturbulentie.

Een fractale spiegel van de kosmische geschiedenis

Terwijl deze fractale cascade vordert, vult zij een groeiende abstracte "ruimte" met zowel actieve elementen als lege gaten. Wanneer de cascade zijn hulpbronnen uitgeput raakt, stopt hij en loopt hij voor een externe waarnemer in feite achteruit. De auteur volgt hoe de fracties van actieve en lege delen veranderen tijdens deze achterwaartse evolutie en ontdekt dat hun gedrag sterk lijkt op de manier waarop de fracties van materie en donkere energie in de loop van de kosmische tijd veranderen in standaard kosmologische modellen. Door elke stap in het fractaal ruwweg analoog te stellen aan een kosmisch tijdperk, en door de fractaalgegevens te passen aan bekende expansiemodellen, verbindt de studie de geometrie van deze informatiecascade met de geschiedenis van de expansie van het heelal.

Twee manieren waarop ruimte schijnbaar kan groeien

Om deze verbinding concreter te maken, introduceert het artikel twee maten voor hoe het fractaal de ruimte "vult". De ene maat richt zich op het fijnkorrelige stof van kleine elementen, de andere op grotere terugkerende motieven of clusters. Beide evolueren naarmate de cascade zich ontwikkelt en terugtreedt. Wanneer de veranderingssnelheden van deze maten worden omgezet in effectieve expansiesnelheden—met behulp van standaard kosmologische formules—leveren ze op natuurlijke wijze twee verschillende waarden voor de Hubble-constante op. Eén komt overeen met de lagere expansiesnelheid die wordt afgeleid uit het vroege heelal (zoals uit de kosmische achtergrondstraling), die gevoelig is voor kleinschalige details. De andere stemt overeen met de hogere expansiesnelheid gemeten aan dichtbijgelegen sterrenstelsels en supernovae, die meer reageren op grootschalige structuur.

Wat dit betekent voor de Hubble-spanning

In gewone bewoordingen suggereert de studie dat de Hubble-spanning misschien geen mysterieuze nieuwe deeltjes of grote experimentele fouten vereist. In plaats daarvan zou het kunnen voortkomen uit de fractale, turbulente manier waarop informatie ooit binnen een zwart gat evolueerde, waarbij de ruimtetijd zodanig gevormd werd dat verschillende methoden verschillende niveaus van structurele detail "zien". Het werk pretendeert geen volledig kosmologisch model te zijn, maar toont aan dat één onderliggend informatieproces twee onderscheiden kosmische expansiesnelheden kan nabootsen. Voor een lezer zonder specialistische kennis is de kernboodschap dat de tegengestelde expansiemetingen van het universum mogelijk een afdruk zijn van diepe, fractale informatiepatronen die in het weefsel van de ruimte zelf zijn geschreven.

Bronvermelding: Cabrera Fernández, J.L. Black hole information turbulence and the Hubble tension. Sci Rep 16, 14602 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44713-z

Trefwoorden: Hubble-spanning, zwarte gaten, fractale kosmologie, informatieturbulentie, kosmische expansie