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Gravitationsphysik : Nackte Singles sind leider nicht sehr stabil

Zacken in der Raumzeit sind eine Vorhersage der Gravitationstheorie Albert Einsteins. Eigentlich sollte sie die umgebende Raumzeit immer und überall verhüllen. Fällt nun auch dieses Tabu? Bild: F.A.S.

Schwarze Löcher? Kinderkram! Einsteins Gravitationstheorie kennt noch viel Schärferes. Die Frage ist allerdings, ob die Natur diesen Exzess auch mitmacht.

          6 Min.

           

          Ulf von Rauchhaupt
          Redakteur im Ressort „Wissenschaft“ der Frankfurter Allgemeinen Sonntagszeitung.

          Bisher müssen wir uns irgendwie vorstellen, dass es sie gibt, die schwarzen Löcher. Schon bald aber wird es auch von diesen wohl bizarrsten aller Naturdinge Bilder geben. Eine neue Generation von Teleskopen, darunter das Atacama Large Millimeter Array (Alma) in Chile, wird durch weltweite Kombination ihrer Daten in der Lage sein, das schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße sichtbar zu machen: als Schatten vor der leuchtenden Materie, die es umgibt.

          Viel näher werden astrophysikalische Paparazzi ihnen aber nie kommen, selbst wenn sie hinfliegen könnten zu der 26 000 Lichtjahre entfernten Gravitationskraftquelle, bei der vier Millionen Sonnenmassen so eng zusammengeballt sind, dass die Raumzeit sozusagen einen Knick bekommen hat. Nach den bekannten Naturgesetzen gibt es nichts, was die Atome eines solchen Brummers daran hindern könnte, allesamt auf denselben mathematischen Punkt im Zentrum zu fallen. Nach Einsteins Gravitationstheorie wird dort die Raumzeitkrümmung unendlich - oder „singulär“, wie transzendenzscheue Physiker lieber sagen.

          Schwarze Löcher halten sich bedeckt

          Wer gerne wüsste, wie so etwas aussieht, wird enttäuscht. Um die Singularität im Zentrum der Milchstraße - und jedes anderen schwarzen Lochs, von dem man weiß - liegt eine Zone, begrenzt durch den sogenannten Ereignishorizont, aus der die enorme Schwerkraft selbst Licht nicht mehr entweichen und das Loch eben schwarz sein lässt. Damit macht dieser Horizont auch die Singularität, von außen betrachtet, unsichtbar, verhüllt sie. Und auch der Schatten, den die Astronomen mit Alma & Co. im Zentrum der Milchstraße demnächst zu beobachten hoffen, ist eben nur der jenes Horizontes.

          Die Frage ist nun: Hat jede Singularität der Gravitationstheorie notwendig einen Horizont um sich herum? Oder kann es auch welche geben, die keinen haben, also sozusagen nackt sind?

          Pro und Contra Nackte Singularität

          Ja, behauptet die von Einstein postulierte Gravitationstheorie. Deren Gleichungen erlauben die Existenz solcher Nackten Singularitäten. Die kollabierte Materie muss dazu lediglich ausreichend schnell rotieren oder elektrisch aufgeladen sein. Doch nicht alles, was eine gültige Theorie erlaubt, gibt es auch. Also muss man eher fragen: Erlauben Einsteins Gleichungen, dass sich eine Nackte Singularität bildet?

          Nein, sagten J. Robert Oppenheimer und Hartland Snyder, die beiden Physiker, die 1939 als Erste die Bildung einer Singularität beim Gravitationskollaps einer ausreichend großen Materiemenge im Detail berechneten. Dazu bedarf es gar keiner Millionen Sonnenmassen, zehn reichen schon, und in der Tat hat man bereits etliche schwarze Löcher dieses Kalibers nachgewiesen. Sie entstanden aus sehr schweren Sternen, deren Energievorrat verbraucht war. Eine solche Implosion eines Sterns ist so heftig, dass äußere Materieschichten in einer sogenannten Supernova abgesprengt werden und die inneren kollabieren. Nach Oppenheimer und Snyder entsteht dabei aber immer ein schwarzes Loch, nie eine Nackte Singularität.

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