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Oct 12, 2023

Schade: Alles im Universum wird verdampfen

Wissenschaftler glauben, dass die Strahlung, von der man annimmt, dass sie von Schwarzen Löchern stammt, möglicherweise nicht so ist

Wissenschaftler glauben, dass die Strahlung, von der angenommen wird, dass sie von Schwarzen Löchern kommt, möglicherweise nicht ausschließlich auf Schwarze Löcher zurückzuführen ist.

Sie wird Hawking-Strahlung genannt und ist das Ergebnis von Quantenfeldern, die Teilchen-Antiteilchen-Paare erzeugen, und der intensiven Schwerkraft eines Ereignishorizonts in einem Schwarzen Loch, die diese Paare auseinanderzieht.

Eine aktuelle theoretische Studie besagt, dass Hawking möglicherweise keinen Ereignishorizont erfordert, sondern durch jede ausreichend große Schwerkraftquelle erzeugt werden könnte.

Weit in der Zukunft, nach dem Tod der Sonne und der Vernichtung der Erde, wird alles einfach verdampfen. Nicht nur alles, was wir wissen oder alles, was wir gesehen haben. Es hat nichts mit uns zu tun. Während das Universum mit einem Knall begann, wird es mit einem Wimmern erlöschen.

Das zumindest schlägt eine Gruppe von Forschern der Radboud-Universität in den Niederlanden vor. In einer neuen Studie untersuchten die Forscher einen Teil des Mechanismus hinter einer von Schwarzen Löchern erzeugten Strahlung namens Hawking-Strahlung und stellten fest, dass sie allgegenwärtiger sein könnte, als wir dachten.

Hawking-Strahlung ist eine lustige Sache. Es wurde 1974 von Stephen Hawking vorhergesagt und erfordert eine gewisse Verschmelzung von Theorien der klassischen Schwerkraft und der Quantenphysik. Diese Art von Strahlung entsteht, wenn ein elektrisches Feld mit anderen Quantenfeldern so interagiert, dass es zur spontanen Erzeugung eines Teilchens und eines Antiteilchens kommt.

Antiteilchen sind wie inverse Teilchen – für jede Teilchenart gibt es ein gleiches und entgegengesetztes Antiteilchen. Zum Glück gibt es bei uns deutlich mehr Teilchen als Antiteilchen. Wir wissen nicht warum, aber das sind gute Nachrichten. Wenn es eine gleiche Anzahl von Teilchen und Antiteilchen gäbe, würde nichts existieren. Gegensätze heben sich gegenseitig auf.

In den meisten Fällen dieser spontanen Paarbildung tun Teilchen und Antiteilchen genau das: sie vernichten sich gegenseitig, sodass nichts mehr übrig bleibt. Aber manchmal ist die Schwerkraft des Schwarzen Lochs stark genug und zieht genau in die richtige Richtung, um die Hälften der Paare voneinander zu trennen. Eines wird über den Ereignishorizont hinaus in das Schwarze Loch gezogen, und eines wird als Strahlung – Hawking-Strahlung – hinaus und weg geschoben.

Irgendwann, so Hawking, wird so viel von dieser Strahlung von einem Schwarzen Loch wegfliegen, dass die riesige Gravitationsquelle in Nichtexistenz verdampft. Wie einem Tornado, dem die Luft ausgeht, wird das Schwarze Loch einfach verpuffen.

Aber es ist nicht einfach, ein Teilchen und ein Antiteilchen rechtzeitig zu trennen, um sie am Leben zu erhalten. Lange Zeit glaubten Wissenschaftler, dass die Trennlinie des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs die einzige Möglichkeit sei, diese spontan entstandenen Paare aufzuspalten und so Strahlung zu erzeugen.

Laut dieser neuen Forschung ist das jedoch einfach nicht wahr. Jeder Gravitationsbrunnen, der groß genug ist, kann Paare sowohl erzeugen als auch spalten, wodurch seine eigene Hawking-Strahlung erzeugt und sich somit auflöst. Die von diesen großen Körpern in Wechselwirkung mit der Raumzeit erzeugten Gravitationskräfte mit kurzer Reichweite, die sogenannten Gezeitenkräfte, reichen offenbar aus, um die Arbeit eines Ereignishorizonts zu erledigen.

„Das bedeutet, dass auch Objekte ohne Ereignishorizont, etwa die Überreste toter Sterne und andere große Objekte im Universum, diese Art von Strahlung aufweisen“, sagte Heino Falcke, einer der Autoren der Studie, in einer Pressemitteilung. „Und das würde nach sehr langer Zeit dazu führen, dass alles im Universum irgendwann verdampft, genau wie Schwarze Löcher. Das verändert nicht nur unser Verständnis der Hawking-Strahlung, sondern auch unsere Sicht auf das Universum und seine Zukunft.“

Nun, das ist alles noch sehr theoretisch. Schwarze Löcher sind immer noch sehr mysteriöse Objekte, und auch für die Quantenwelt haben wir noch kein vollständiges Regelwerk. Aber wenn dieser Vorschlag durch Folgeuntersuchungen bestätigt werden kann, läge Falcke nicht falsch, wenn er „unsere Sicht auf das Universum und seine Zukunft“ ändern müsste. Wimmern, tatsächlich nicht Bang.

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