Hoe zien atomen in een zwart gat eruit?

Dit weten we niet. De huidige natuurwetten houden op bij het binnengaan van een zwart gat. Al hebben we wel (sterke) vermoedens wat er gebeurd. Testen kunnen we het ook vooralsnog niet. De reden hiervoor komt straks naar voren.

Als eerste moeten we kijken naar wat een zwart gat is en hoe het er ongeveer uit ziet. Een zwart gat is een punt in de ruimte waar (gemakkelijk) gezegd de zwaartekracht oneindig groot is (correcter gezegd, de buiging van ruimtetijd is maximaal, oneindig). Dit noemen we de singulariteit. Buiten dat punt ligt een gebied waar de zwaartekracht niet oneindig is, maar wel waanzinnig groot. Als je ver genoeg van het zwarte gat komt, kom je op een punt dat de zwaartekracht zo sterk is, dat licht net wel / net niet kan ontsnappen (wederom correcter gezegd, het punt waar de kromming van ruimtetijd zo sterk is dat de ontsnappingssnelheid gelijk is aan de lichtsnelheid). Deze afstand wordt de waarnemingshorizon genoemd (event horizon). Deze afstand vormt een bol om het zwarte gat heen en het geheel wordt eigenlijk het zwarte gat genoemd.

Wanneer je buiten het zwarte gat (dus net buiten de waarnemingshorizon) staat, zou je nog kunnen ontsnappen als je maar hard genoeg gaat. Een atoom kan hier gewoon bestaan alhoewel de krachten die hier spelen zijn zo groot dat atomen ook kapot kunnen gaan in hun elementaire deeltjes.

Wanneer een atoom over de horizon heen gaat, zit het in het zwarte gat. Vanaf hier weten we niet precies wat er gebeurd. Dat komt omdat als we dingen meten, we informatie moeten krijgen. Bijvoorbeeld straling wat ontstaat. Maar die straling kan niet uit het zwarte gat ontsnappen, want er komt niets uit. Maar we hebben wel vermoedens van wat er gebeurd.
Een atoom wat in het zwarte gat komt, merkt aanvankelijk niets van de overgang van de horizon. Het valt naar binnen en naarmate het dichterbij de singulariteit komt, wordt de zwaartekracht steeds groter. Uiteindelijk wordt een atoom helemaal uit elkaar getrokken in protonen, neutronen en elektronen. Deze protonen en neutronen vallen uiteen in quarks (als dit niet al gedeeltelijk gedaan was buiten het zwarte gat). Deze elementaire deeltjes zouden wellicht nog verder uit elkaar getrokken kunnen worden, maar dat weten we niet precies. We weten nog niet of de elementaire deeltjes nog verder op te splitsen zijn.

Massa dat in een zwart gat valt is voor altijd verloren. Theoretisch verdampt een zwart gat, maar dan komt er straling vrij, geen deeltjes.