Versucht man sich ein Schwarzes Loch vorzustellen, steht man vor einer unüberwindbaren Herausforderung. Die Objekte verfügen über eine grenzenlose Dichte und krümmen auch die Raumzeit ins Unendliche. Durch diese Eigenschaften haben sie eine extreme Anziehung und verschlucken jedes Licht und Material, dass sich in ihre Nähe wagt. Dennoch gibt es viele offene Fragen zu ihnen. Forschende wollen eine der wichtigsten in einem Experiment klären.

Schwarzes Loch: Es krümmt die Raumzeit

Um zu verstehen, was das Team und die theoretische Physikerin Lotte Mertens vor hat, erstmal einige Grundlagen. Schwarze Löcher haben eine gewaltige Masse, die die Raumzeit krümmt. Durch diese Krümmung, die du dir wie einen Trichter vorstellen kannst, wirkt sie eine extremen Anziehungskraft (ähnlich wie ein Sog) auf Materie und Licht aus. Infolgedessen verschlingen sie alles, was in ihre Nähe kommt.

Problematisch für die Forschung ist, das sie auch alles Licht in sich hineinsaugen. Daher sind sie für uns de facto unsichtbar. Durch die Krümmung ist es zwar gelungen, die Umrisse eines Schwarzes Lochs auszumachen und so ein erstes Foto der Welt zu präsentieren, aber abseits dessen bleiben sie rätselhaft.

Die Hawking-Strahlung aus der Quantenmechanik

Daher dienen vor allem Berechnungen und Simulationen dazu, diese massenreichen Objekte besser zu verstehen. Ein Forscher, der sich mit dieser Materie beschäftigte, ist der 2018 verstorbene Astrophysiker Stephen Hawking. Dieser versuchte, wie viele seiner Kolleginnen und Kollegen, die beiden großen Teilbereiche der Physik – die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenmechanik – in Einklang zu bringen. In Zuge dessen entwickelte der ikonische Physiker das Modell der Hawking-Strahlung.

Zuerst einmal gilt zu wissen, dass Quantenteilchen häufig in Paaren auftreten. Man spricht dann auch von einer Quantenverschränkung, wie der Mitteldeutsche Rundfunk einordnet. Was also würde passieren, wenn nur eines von beiden den „Trichter“ eines Schwarzen Lochs herabgleiten würde?

Lichteffekte nahe des Schwarzen Lochs

Hawking zufolge würde das zurückgelassene Quantenteilchen außerhalb des „Trichters“ (beziehungsweise des Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs) in Form messbarer Wärme abstrahlen. Das ist die Hawking-Strahlung. Jedoch sind die meisten Schwarzen Löcher einfach zu weit von uns entfernt und der Quanteneffekt zu schwach, um den Effekt von der Erde aus messen zu können.

Daher wollen die Physikerin Lotte Mertens und Kolleg*innen den Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs hier vor Ort nachstellen. Aktuell arbeiten sie zusammen mit dem Wissenschaftler des Leibnitz Instituts Joseph Dufouleur an dem Entwurf eines solchen praktischen Nachweises. Gelingt es die Hawking-Strahlung zu messen, würde es endlich gelingen die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenmechanik in Einklang zu bringen.

Infolgedessen müssten die Teilbereiche, die unsere Welt und das Weltall beschreiben, nicht mehr getrennt voneinander betrachtet werden. Stattdessen ließen sich ganz neue Methoden und Wege entwerfen, die vielleicht sogar den Ursprung des Universums ein für alle mal klären.

• Direkt weiterlesen: Der Urknall – 4 Mythen um den Ursprung allen Seins

Quellen: Mitteldeutscher Rundfunk, eigene Recherche

Seit dem 24. Februar 2022 herrscht Krieg in der Ukraine. Hier kannst du den Betroffenen helfen.