Wie man ein Schwarzes Loch zerstört

Die Idee eines Körpers, der so massiv ist, dass seine Fluchtgeschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit überschreitet, geht auf den englischen Geologen John Michell zurück, der ihn 1783 zum ersten Mal betrachtete. In seinem Szenario würde sich ein Lichtstrahl von dem massiven Körper entfernen, bis er a . erreicht einer bestimmten Höhe und kehrt dann an die Oberfläche zurück.

Das moderne Denken über Schwarze Löcher ist etwas anders, nicht zuletzt, weil uns die spezielle Relativitätstheorie sagt, dass die Lichtgeschwindigkeit eine universelle Konstante ist. Das kritische Konzept, auf das sich Physiker heute konzentrieren, ist der Ereignishorizont: eine theoretische Grenze im Raum, die Licht und andere Objekte in die eine Richtung passieren können, aber nicht in die andere. Da Licht nicht entweichen kann, macht der Ereignishorizont ein Schwarzes Loch schwarz.

Der Ereignishorizont ist für viele Astrophysiker eine Enttäuschung, weil die interessante Physik, das Zeug jenseits der bekannten Gesetze des Universums, alles in ihm vorkommt und daher vor uns verborgen ist.



Physiker möchten daher den Ereignishorizont loswerden und das Innenleben einer genauen Prüfung aussetzen. Dies würde das Schwarze Loch zerstören, aber etwas viel Bizarres und Exotischeres enthüllen.

Heute erklären Ted Jacobson von der University of Maryland und Thomas Sotiriou und der University of Cambridge in einem unterhaltsamen und bemerkenswert zugänglichen Bericht über die Herausforderung, wie dies bewerkstelligt werden könnte.

In der Allgemeinen Relativitätstheorie ist die mathematische Bedingung für die Existenz eines Schwarzen Lochs mit Ereignishorizont einfach. Sie ist durch die folgende Ungleichung gegeben: M^2 > (J/M)^2 + Q^2, wobei M die Masse des Schwarzen Lochs, J sein Drehimpuls und Q seine Ladung ist.

Um den Ereignishorizont loszuwerden, muss einfach der Drehimpuls und/oder die Ladung dieses Objekts erhöht werden, bis die Ungleichung umgekehrt ist. Wenn das passiert, verschwindet der Ereignishorizont und das exotische Objekt darunter taucht auf.

Auf den ersten Blick scheint das einfach. Die Ungleichung deutet darauf hin, dass man, um ein Schwarzes Loch zu zerstören, nur seinen Drehimpuls und seine Ladung füttern muss.

Aber das verbirgt eine Vielzahl von Problemen. Zunächst einmal neigen Dinge mit Drehimpuls und Ladung auch dazu, Masse zu haben. Und auf jeden Fall beschreibt die obige Gleichung einen stationären Zustand. Die Speisung eines Schwarzen Lochs erzeugt einen dynamischen Zustand und es gibt keine Garantie dafür, dass sich das Objekt wieder in einen stationären Zustand einpendelt, ohne den Drehimpuls und die Ladung abzugeben, die ihm zugeführt wurde.

Tatsächlich sind die Berechnungen so teuflisch, dass sie allen Versuchen, sie zu zähmen, getrotzt haben. Derzeit wisse niemand, was es tun würde, sagen Jacobson und Sotiriou.

Was würde ein Schwarzes Loch ohne seinen Ereignishorizont offenbaren? Hier wird Physik philosophisch. Die Mathematik hier zeigt, dass die Raumzeit unendlich gekrümmt wird, was Astrophysiker eine Singularität nennen.

Für jeden gewöhnlichen Physiker ist eine Singularität ein Hinweis darauf, dass eine Theorie zusammengebrochen ist und eine neue Theorie benötigt wird, um zu beschreiben, was vor sich geht. Es ist grundsätzlich eine Sache, dass Singularitäten mathematische Objekte sind, keine physikalischen, und dass jedes „Loch“, das sie suggerieren, nicht in der Struktur des Universums existiert, sondern in unserem Verständnis davon.

Astrophysiker sind anders. Sie haben so außergewöhnliches Vertrauen in ihre Theorien, dass sie glauben, dass Singularitäten tatsächlich in Schwarzen Löchern existieren. Leute wie Roger Penrose und Stephen Hawking haben sogar bewiesen, dass Singularitäten beim Gravitationskollaps unvermeidlich sind.

Für sie eröffnet das Entfernen des Ereignishorizonts um ein Schwarzes Loch die aufregende Aussicht, eine Singularität in all ihrer nackten Pracht zu enthüllen. Wenn das passiert, werden wir in der Lage sein, ins Unendliche zu blicken.

Das scheint bizarr.

Die Zerstörung eines Schwarzen Lochs auf diese Weise wird zwangsläufig neue Physik aufdecken. Aber was auch immer dies sein mag, wird sicher gut verborgen bleiben, bis wir eine Theorie haben, die besser beschreibt, was in solchen Extremen vor sich geht. Oder bis wir eines dieser Objekte irgendwo am Nachthimmel entdecken.

Ref: arxiv.org/abs/1006.1764 : Schwarze Löcher mit Testkörpern zerstören

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