LONDON (IT BOLTWISE) – Neue theoretische Berechnungen zeigen, warum die Teilung eines Schwarzen Lochs in zwei stabile Objekte bislang praktisch nicht vorkommt. Für gewöhnliche Schwarze Löcher blockiert der Flächensatz eine Entropie-„Bilanz“ gegen den Zerfall. Ein begrenztes Zeitfenster öffnet sich vor allem bei extrem schnell rotierenden Kerr-Schwarzen-Löchern nahe ihrer maximalen Drehrate. Ob die Voraussetzungen in der Natur erfüllt sind, bleibt offen.
Dass Schwarze Löcher verschmelzen können, ist inzwischen gut belegt: Seit 2015 liefern Detektoren wie LIGO und Virgo bei Kollisionen zweier Schwarzer Löcher regelmäßig Gravitationswellensignale, die auf ein einziges, massereicheres Endobjekt hindeuten. Der umgekehrte Prozess, also die Spaltung eines Schwarzen Lochs in zwei kleinere, war dagegen ein reines Gedankenexperiment. Genau hier setzt die neue Arbeit an, die in Physical Review D erschienen ist: Ein Team um Giacomo Cacciapaglia (CNRS und Sorbonne Université), Francesco Sannino (Universität Neapel Federico II und University of Southern Denmark) sowie Manuel Del Piano und Vania Vellucci untersucht rechnerisch, welche physikalischen Prinzipien eine Teilung grundsätzlich verhindern und wann sie aus Sicht der Theorie überhaupt plausibel wäre.
Das zentrale Hindernis kommt aus der Thermodynamik der Ereignishorizonte. Ein Schwarzes Loch lässt sich nach Bekenstein und Hawking so beschreiben, als besitze es eine Entropie, die proportional zur Fläche des Ereignishorizonts ist. Hawking und Kollegen haben dabei den Flächensatz geprägt: Bei klassischen Prozessen darf die Gesamt-Horizontfläche nicht kleiner werden. Genau diese Forderung kollidiert im einfachsten Fall mit einer Teilung: Würde sich ein nicht rotierendes Schwarzes Loch in zwei Hälften aufspalten, hätten zwei kleinere Horizonte zusammen eine kleinere Fläche als der ursprüngliche Horizont. Das würde die Entropie senken – und damit eine Bedingung verletzen, die im klassischen Bild gilt.
Wichtig ist dabei: Die Autoren können sich nicht auf reine Theorie-Rhetorik verlassen. Der Flächensatz wird durch Auswertungen von Gravitationswellen verschmelzender Schwarzer Löcher gestützt, denn das entstandene Endobjekt besitzt nach der beobachteten Dynamik eine größere Horizontfläche als die Summe der Ausgangsobjekte. In der Arbeit wird diese Bestätigung ausdrücklich als Motivationsanker herangezogen. Für eine Spaltung heißt das: Nicht nur die Entropiebuchführung, sondern auch die zeitliche Dynamik muss die thermodynamische Bilanz einhalten und gleichzeitig dafür sorgen, dass die Teilstücke nicht sofort wieder ineinander fallen.
Bei rotierenden Schwarzen Löchern verschiebt sich der Rahmen, weil ihre Horizontfläche nicht allein von der Masse abhängt, sondern auch vom Drehimpuls. Solche Objekte werden nach Roy Kerr als Kerr-Schwarze-Löcher beschrieben. Das Entscheidende an dieser Klasse: Ein schnell rotierendes Schwarzes Loch kann eine vergleichsweise kleine Horizontfläche haben. Wenn es sich unter geeigneten Umständen in zwei langsamere Teilobjekte aufteilen ließe, könnte die gemeinsame Gesamtfläche größer sein – die Entropie würde dann nicht sinken, und das thermodynamische Verbot verlöre seine Schärfe. Die Rechnung bekommt jedoch einen zweiten, deutlich strengeren Filter: Die beiden Bruchstücke müssen sich tatsächlich voneinander lösen können und mit ausreichender relativer Geschwindigkeit auseinanderfliegen, statt unmittelbar wieder zusammenzustürzen. In den Worten von Francesco Sannino, wie sie aus der begleitenden Mitteilung seiner Universitätsseite übernommen werden: „Wenn wir diese Bedingung einbeziehen, schließt sich das Fenster weitgehend wieder, außer möglicherweise für Schwarze Löcher, die nahe an ihrer maximal möglichen Rotationsrate drehen“.
Damit bleibt als realistische „Schwachstelle“ vor allem das Regime nahe der maximal zulässigen Rotation übrig, also genau dort, wo jedes weitergehende Drehen den Horizont im heutigen Verständnis ungünstig verändern würde. Ob es im Universum genügend Kandidaten gibt, die so nahe an dieser Grenze rotieren, ist offen. Viele Schwarze Löcher rotieren zwar schnell, darunter nach Messungen auch der kompakte Bereich im Zentrum der Milchstraße, doch die Frage nach der Erfüllung der speziellen Bedingungen aus der neuen Studie bleibt experimentell unentschieden. Genau hier zeigt sich der Unterschied zwischen einer theoretisch möglichen Geometrie und einer astrophysikalisch wahrscheinlichen Ereigniskette: Ein schmaler Parameterkorridor kann theoretisch existieren, aber dennoch in der Praxis selten angesteuert werden.
Über das Standardmodell der allgemeinen Relativität hinaus wird es weiter, allerdings nicht beliebig. Die Autoren betrachten zusätzlich Theorien, die über Einsteins Rahmen hinausgehen, darunter Modelle mit zusätzlichen Raumdimensionen, wie sie aus der Stringtheorie diskutiert werden; dort sind analoge Objekte wie „Schwarze Strings“ bekannt, die durch Instabilitäten in kleinere Strukturen zerfallen können. Ebenso werden Szenarien untersucht, in denen die Entropie- und Horizontrelationen anders ausfallen oder der Ereignishorizont durch äußere Felder verformt wird. In solchen Fällen kann eine Entropiebilanz das Abspalten kleinerer Teilstücke eher begünstigen – aber das bleibt notwendige, nicht hinreichende Bedingung. Entscheidend ist weiterhin, wie sich das ursprüngliche Objekt in Zeit und Raum bewegt und dreht. Das besondere Bild der Studie – die „Hosentopologie“ – bringt diese Frage anschaulich auf den Punkt: In einem Koordinatenschema verzweigt sich der Ereignishorizont einer Spaltung in zwei Röhren, ähnlich wie ein Hosenbund, der in zwei Hosenbeine übergeht. Bei einer Verschmelzung wäre dasselbe Muster im entgegengesetzten zeitlichen Ablauf zu sehen.
Ein direkter Nachweis einer Spaltung ist bisher nicht in Sicht; die Arbeit liefert vielmehr eine Kartografie der No-Gos und der seltenen Bedingungen, unter denen ein solches Ereignis überhaupt konsistent wäre. Welche Wahrscheinlichkeit sich daraus ableiten ließe, hängt nach Sannino davon ab, wie sich die Gravitation jenseits von Einsteins Theorie verhält. Für einen indirekten Test schlagen die Autoren einen Ansatz über Gammastrahlung vor: Sehr kleine Teilobjekte könnten nach Hawkings Mechanik schneller Strahlung emittieren und damit kurzlebige Signaturen erzeugen. Teleskope wie das Fermi Large Area Telescope könnten daher nach Signalen winziger Fragmente suchen, etwa in Verbindung mit Prozessen, die durch Spaltungen angestoßen werden könnten. Bis dahin bleibt die Teilung eines Schwarzen Lochs ein theoretischer Möglichkeitsraum, den die neue Studie deutlich präziser eingrenzt – und damit auch die Leitplanken für zukünftige Beobachtungsstrategien schärft.
🔥 Heutige Hot Deals bei Amazon: Bis zu 80% Rabatte!
🎉 Amazon Haul-Store für absolute Schnäppchenjäger!
- ★ 23-stufiges KI-Go-Training – Für Spieler mit Grundkenntnissen der Regeln – Entwickelt als intelligenter Trainingspartner passt sich die KI Spielern von 18K bis 9D an. Ideal für alle, die die Grundregeln bereits beherrschen und ihr Spiel verbessern möchten.
- IHR EMOTIONALER AI-BEGLEITER: Eiliko ist mehr als nur ein Anhänger, es ist ein charismatischer KI-Freund. Mit einem dynamischen LED-Bildschirm, der eine Vielzahl von animierten Gesichtern und Ausdrucksformen anzeigt, reagiert er auf Ihre Interaktionen mit einzigartiger Persönlichkeit und Charme.
- 【MEHR LEBEN FÜR DEINEN SCHREIBTISCH】 Lerne Eilik kennen – deinen kleinen Roboter-Freund mit Persönlichkeit. Mit liebevollen Animationen, ausdrucksstarken Reaktionen und spielerischen Interaktionen bringt Eilik mehr Freude in deinen Alltag. Ob auf dem Schreibtisch, im Büro oder am Nachttisch – Eilik wird schnell zu einem vertrauten Begleiter für besondere Momente.
- 【XL-Größe für gedeihende Pflanzen】Geben Sie Ihren Pflanzen den Raum, den sie verdienen! Unser verbessertes, großes 13,7 cm großes Design bietet Platz für Pflanzen mit einem Durchmesser von bis zu 8,9 cm und damit deutlich mehr Platz für Wurzelwachstum und Pflanzengesundheit im Vergleich zu kleineren, veralteten Modellen. Die Produktabmessungen betragen 13,6 x 13,6 x 13,2 cm und das Gerät wiegt nur 355 g.
- V28 Update - JETZT MIT NEUEN FUNKTIONEN! Als Reaktion auf das Ladeproblem von Loona haben wir das automatische Aufladen 2.0 verbessert. Diese Optimierung hilft Loona, die Ladewege in verschiedenen Szenarien zu erkennen und anzupassen, um die Erfolgsquote beim automatischen Aufladen zu erhöhen. Mobile Hotspots können sich mit Loona verbinden und überwinden WLAN-Einschränkungen, sodass Sie jederzeit und überall mit Loona interagieren können.
- Die besten Bücher rund um KI & Robotik!
- Die besten KI-News kostenlos per eMail erhalten!
- Zur Startseite von IT BOLTWISE® für aktuelle KI-News!
- IT BOLTWISE® kostenlos auf Patreon unterstützen!
- Aktuelle KI-Jobs auf StepStone finden und bewerben!
- Künstliche Intelligenz: Dem Menschen überlegen – wie KI uns rettet und bedroht | Der Neurowissenschaftler, Psychiater und SPIEGEL-Bestsellerautor von »Digitale Demenz«
Du hast einen wertvollen Beitrag oder Kommentar zum Artikel "Können Schwarze Löcher sich teilen? Neue Rechnung setzt enge Grenzen" für unsere Leser?
#Sophos
#AmazonPrime
#Bestseller
Es werden alle Kommentare moderiert!
Für eine offene Diskussion behalten wir uns vor, jeden Kommentar zu löschen, der nicht direkt auf das Thema abzielt oder nur den Zweck hat, Leser oder Autoren herabzuwürdigen.
Wir möchten, dass respektvoll miteinander kommuniziert wird, so als ob die Diskussion mit real anwesenden Personen geführt wird. Dies machen wir für den Großteil unserer Leser, der sachlich und konstruktiv über ein Thema sprechen möchte.
Du willst nichts verpassen?
Du möchtest über ähnliche News und Beiträge wie "Können Schwarze Löcher sich teilen? Neue Rechnung setzt enge Grenzen" informiert werden? Neben der E-Mail-Benachrichtigung habt ihr auch die Möglichkeit, den Feed dieses Beitrags zu abonnieren. Wer natürlich alles lesen möchte, der sollte den RSS-Hauptfeed oder IT BOLTWISE® bei Google News wie auch bei Bing News abonnieren.
Nutze die Google-Suchmaschine für eine weitere Themenrecherche: »Können Schwarze Löcher sich teilen? Neue Rechnung setzt enge Grenzen« bei Google Deutschland suchen, bei Bing oder Google News!