Neue Hypothese fordert das Modell des “sauberen” Schwarzen Lochs heraus

Künstlerische Darstellung eines Schwarzen Lochs. (Alain Riazuelo, NASA)
Künstlerische Darstellung eines Schwarzen Lochs. (Alain Riazuelo, NASA)

Schwarze Löcher sind möglicherweise weniger einfach und “sauber”, als das gängigste theoretische Modell sie beschreibt. Dies ist das Ergebnis einer Forschungsgruppe von der International School of Advanced Studies (SISSA) in Triest (Italien) und des Instituto Superior Técnico in Lissabon (Portugal), das in einem Artikel in den Physical Review Letters veröffentlicht wurde. Den Berechnungen der Wissenschaftler zufolge könnten diese Himmelskörper tatsächlich “Haare” besitzen.

Ein Schwarzes Loch. Ein einfaches und klares Konzept – zumindest in der Hypothese von Roy Kerr, der 1963 das Modell eines “sauberen” Schwarzen Lochs propagierte, dem derzeitigen theoretischen Paradigma. In der Realität könnten die Dinge aber anders aussehen als in der Theorie. Schwarze Löcher könnten viel “schmutziger” sein, als Kerr glaubte. Zu diesem Schluss kam eine Gruppe von Wissenschaftlern, darunter der Physiker Thomas Sotiriou von der International School for Advanced Studies (SISSA), in einer neuen Forschungsarbeit.

Dem traditionellen Modell zufolge sind Schwarze Löcher durch nur zwei Größen definiert: Masse und Drehimpuls (Rotationsgeschwindigkeit eines Schwarzen Lochs). Sobald sein Vorläuferobjekt (zum Beispiel eine massereicher Stern, der am Ende seines Lebens in sich zusammenfällt) erst einmal kollabiert ist, sind dessen Informationen für immer verloren. Alles was zurückbleibt, ist ein stilles Schwarzes Loch, das praktisch keine einzigartigen Merkmale besitzt: Alle Schwarzen Löcher sehen fast gleich aus, unabhängig von Masse und Drehimpuls.

Laut Sotiriou treten sie vielleicht nicht in dieser Weise auf. “Unseren Berechnungen nach könnten Schwarze Löcher ‘Haare’ besitzen”, erklärte Sotiriou und bezieht sich auf eine sehr bekannte Aussage des Physikers John Wheeler, der behauptete, dass ‘Schwarze Löcher keine Haare haben’.” Wheeler meinte damit, dass Masse und Drehimpuls alles sind, was man für die Beschreibung von Schwarzen Löchern braucht. (Anm. d. Red.: Gegebenenfalls wird noch eine dritte physikalische Größe für die mathematische Beschreibung herangezogen: die elektrische Ladung des Schwarzen Lochs. Der Begriff “Haare” steht in diesem Fall als Metapher für alle anderen Informationen über die Materie, die in ein Schwarzes Loch gestürzt ist. Siehe auch diesen Wikipedia-Artikel über Schwarze Löcher.)

“Obwohl Kerrs ‘haarloses’ Modell mit der allgemeinen Relativität übereinstimmt, passt es möglicherweise nicht mit einigen gut bekannten Erweiterungen von Einsteins Theorie zusammen, sogenannten Tensor-Skalar-Theorien”, ergänzte Sotiriou. “Darum haben wir eine Reihe neuer Berechnungen durchgeführt, die es uns erlaubten, uns auf die Materie zu konzentrieren, die reale Schwarze Löcher normalerweise umgibt – solche, die von Astrophysikern beobachtet wurden. Diese Materie zwingt das von Kerr propagierte, saubere und einfache Schwarze Loch, eine neue ‘Eigenschaft’ zu entwickeln (das Haar, wie wir es nennen), die es an die umgebende Materie und vielleicht an das gesamte Universum bindet.”

Die experimentelle Bestätigung für diese neue Hypothese könnten Beobachtungen liefern, die mit Interferometern durchgeführt werden; das sind Instrumente, die Gravitationswellen aufzeichnen können. “Nach unseren Berechnungen wird das ‘Haarwachstum’ des Schwarzen Lochs von der Emission unterscheidbarer Gravitationswellen begleitet”, schlussfolgerte Sotiriou. “Zukünftige Aufzeichnungen der Instrumente könnten Kerrs Modell herausfordern und unser Wissen über den Ursprung der Gravitation erweitern.”

Quelle: http://www.sissa.it/index.php/about/news/general/1988

(THK)

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