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Stephen Hawking hat endlich die Lösung des Schwarze-Loch-Paradoxons verraten

Schwarze Löcher haben doch Haare.

von Christine Kewitz
07 Juni 2016, 11:27am

Bild: Wikipedia | XMM-Newton, ESA, NASA | Gemeinfrei

„Schwarze Löcher sind keine ewigen Gefängnisse, wie wir immer angenommen haben. Wenn du das Gefühl hast, du bist in einem Schwarzen Loch gefangen, gib nicht auf. Es gibt einen Weg heraus", so machte Stephen Hawking erst kürzlich seinen Zuhörern Mut, als er in Harvard über die neusten Erkenntnisse zu seinem Lieblingsthema referierte.

Die Forschung an Schwarzen Löchern ist jedoch mühsam: Jegliche Information und Materie, die von solch einem Dichtephänomen aufgesaugt wird, ist für immer verloren und es lässt sich nichts mehr über ihre Vergangenheit sagen, da diese vollständig ausgelöscht wird.

In einem Schwarzen Loch wird Information so zerstört, dass wir nicht mehr auf ihre Ursprünge, Entwicklung oder ihre zukünftigen Wandlungen schließen können. Diese Eigenschaften sind der Ansatz für das Keine-Haare-Theorem: Es besagt unter anderem, dass sich Schwarze Löcher lediglich durch ihre Masse, ihre Ladung und ihren Drehimpuls beschreiben ließen, ansonsten seien sie „kahl". Der Physiker John A. Wheeler prägte hierzu im Jahr 1967 den legendären Satz: Schwarze Löcher haben keine Haare.

Auch Stephen Hawking beschäftigte sich im Laufe seiner Forscherkarriere schon häufiger mit den Problemen, die das Theorem aufwirft. Vor 40 Jahren ging er von der These aus, dass Informationen in Schwarzen Löchern verdampfen, explodieren und für immer ausgelöscht werden. Er wurde unter anderem deswegen so berühmt, weil er in den 1970er Jahren herausfand, dass Schwarze Löcher doch nicht komplett schwarz sind, sondern mit der Zeit „undicht" werden und aufgrund gewisser Quanteneffekte eine sehr schwache Strahlung am Ereignishorizont herausleckt, die dem Loch im Laufe der Zeit Energie entzieht. Irgendwann nach vielen Milliarden Jahren löst sich das dunkle Phänomen dann auf, wobei auch alle Informationen vernichtet werden, die jemals den fatalen Weg hinter die Grenzen des Ereignishorizonts gefunden haben.

Der deterministische Zeitpfeil, in dem sich jedoch vorhergegangene „Erlebnisse" rekonstruieren lassen, und der es uns ermöglicht, von der Gegenwart auf die Zukunft schließen zu können, bildet jedoch eine Grundlage unserer Wahrnehmung. Wir stehen hier also vor einem Informationsparadoxon, das im Gegensatz zu den Gesetzen der herkömmlichen Physik steht. Die Frage, die sich Physiker deshalb seit vielen Jahren stellten, lautet also: Beruht unsere Physik auf fehlerhaften Grundfesten?

Doch neue Erkenntnisse ließen Hawking nun seine damalige Theorie verwerfen. Bereits Anfang des Jahres erklärte der Physiker, dass das sogenannte Keine-Haare-Theorem falsch sei und Schwarze Löcher sehr wohl Haare haben. Die endgültigen Ergebnisse, die Hawking mit seinen Physikerkollegen Andrew Strominger aus Harvard und Malcom Perry von der Cambridge University in einer Studie zusammenfasste, sollen diese Woche in den Physical Review Letters publiziert werden, so die New York Times.

Die Wissenschaftler hatten erforscht, dass sich am Ereignishorizont Schwarzer Löcher zahlreiche Lichtstrahlen befinden. Diese streben wie eine Unmenge von Strohhalmen ins All, um mit Lichtgeschwindigkeit hinwegzufliegen, werden jedoch von der enormen Schwerkraft festgehalten. Doch obwohl sie der Oberfläche nicht entfliehen können, ist es den Strahlen möglich, sich in das Schwarze Loch hinein und hinaus zu begeben.

Bei dem Horizont eines Schwarzen Loches handelt es sich um eine kugelartige Fläche, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnt. „Für jeden Punkt auf der Kugelfläche existiert ein Lichtstrahl—sie ist also aus Lichtstrahlen zusammengesetzt", erklärt Andrew Strominger die Charakteristiken der Dichtephänomene. Aber aufgrund der Schwerkraft und der Krümmung des Raumes wird sie nicht größer. Und—nebenbei bemerkt—deshalb kann auch nichts aus dem Inneren eines Schwarzen Lochs entkommen; weil sich bereits der äußere Rand des Schwarzen Lochs mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnt."

Bei diesen Lichtstrahlen entdeckten die Physiker nun eine Symmetrie, in der sie sich gegeneinander verschieben lassen. Das geschieht dann, wenn ein Teilchen den Ereignishorizont durchquert und verändert die Verhältnisse der Photonen (Lichtteilchen) am Ereignishorizont. Diese Ereignis trägt die Bezeichnung Supertranslation.

Die Informationen über jegliche Teilchen, die in ein Schwarzes Loch hineinfallen, werden also in einer Art Hologramm aus Lichtstrahlen im Ereignishorizont gespeichert. Informationen können auf diese Weise also wieder aus einem Schwarzen Loch herausgetragen werden und sind demzufolge nicht für immer und in alle Ewigkeit verloren.