Physiker fordert Einstein heraus und schlägt vor, dass schwarze Löcher gefrorene Sterne sind

Einer der größten Fortschritte in der Physik ist die Allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein, die die Schwerkraft als eine Verzerrung der Raumzeit beschreibt. Mit der Allgemeinen Relativitätstheorie erweiterte Einstein das Gebiet der Physik, indem er die wichtigste Wechselwirkung auf astronomischer Ebene beschrieb. Neben der Schwerkraft gelang es Einstein mit seiner Theorie, Objekte im Universum zu beschreiben, von denen wir vorher nicht einmal wussten, dass sie existieren.

Der erste Fall war, als Karl Schwarzschild eine Lösung für Einsteins Gleichungen fand, die als Schwarzschild-Metrik bekannt wurde. Interessanterweise beschrieb die Metrik, dass bei einer bestimmten Masse eines Objekts nicht einmal Licht aus einem bestimmten Radius entweichen kann. Schwarzschilds Lösung beschrieb die Physik eines Objekts, das später als Schwarzes Loch bekannt wurde. Nicht einmal Einstein oder Schwarzschild glaubten, dass ein solches Objekt existieren könnte.

Mehr als ein Jahrhundert später hat die EHT-Kollaboration die ersten beiden Fotos von schwarzen Löchern aufgenommen, die zeigen, dass diese Objekte existieren. Eine neue Arbeit eines Physikers der Ben-Gurion-Universität besagt jedoch , dass Schwarze Löcher in Wirklichkeit gefrorene Sterne sein könnten, die auf ähnliche Weise interagieren wie die von Schwarzschild beschriebenen. Und gefrorene Sterne könnten sogar einige Rätsel um Schwarze Löcher lösen.

Schwarze Löcher

Wenn ein massereicher Stern das Ende seines Lebens erreicht, tritt er in einen Supernova-Prozess ein, bei dem ein Teil seines Inneren in einen Punkt kollabiert, der Singularität genannt wird. Die Singularität ist der Punkt, an dem die gesamte Masse kollabiert, und abhängig vom Wert dieser Masse gibt es einen Radius, der eine Region definiert, die als Ereignishorizont bezeichnet wird. Diese Region bestimmt den Punkt, an dem nicht einmal Licht entkommen kann.

Es gibt verschiedene Klassifizierungen für schwarze Löcher, die auf 2 Eigenschaften beruhen: ihre Masse und ihr Spin. Die Klassifizierung nach der Masse umfasst supermassive und stellare Schwarze Löcher. Im Zentrum jeder Galaxie befindet sich ein supermassives Schwarzes Loch, das im Allgemeinen als Schwarzes Loch nach Kerr betrachtet wird.

Erstes Foto eines Schwarzen Lochs

Im April 2019 veröffentlichte die Event Horizon Telescope Kollaboration das erste Bild eines Schwarzen Lochs. Das Schwarze Loch auf dem Foto trägt den Namen M87* und befindet sich im Zentrum der Galaxie Messier 87, etwa 55 Millionen Lichtjahre von der Milchstraße entfernt. Das Schwarze Loch hat eine geschätzte Masse, die 7 Milliarden Mal so groß ist wie die der Sonne, und frühere Aufzeichnungen zeigen, dass es einen relativistischen Jet hat, was darauf hindeutet, dass es einen Spin haben könnte.

Im Jahr 2022 veröffentlichte das EHT ein zweites Foto, dieses Mal vom Schwarzen Loch Sgr A* im Zentrum der Milchstraße. Die beiden Fotos zeigten einen Teil der Dynamik dieser Objekte im Zentrum von Galaxien und lieferten einen direkten Nachweis für die Existenz von Objekten, die bis dahin nur indirekt beobachtet worden waren. In beiden Artikeln werden die physikalischen Zusammenhänge der beiden Fotos erörtert und es wird argumentiert, dass beide Aufnahmen Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie bestätigen.

Paradoxe

Die Existenz schwarzer Löcher wirft auch Probleme auf, wie z. B. Paradoxa, für die es keine Lösung gibt. Eines der bekanntesten ist das Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs, bei dem es um die Frage geht, wie Informationen erhalten bleiben. Das Informationsparadoxon entsteht, weil Informationen im Inneren des Schwarzen Lochs verloren gehen würden, obwohl es Gesetze gibt, die besagen, dass Informationen erhalten bleiben müssen. Dies ist ein offenes Problem in der Physik.

Ein weiteres Problem im Zusammenhang mit schwarzen Löchern ist die Existenz einer Singularität, in der die Dichte und Krümmung der Raumzeit gegen unendlich tendieren. Das große Problem ist, dass die Physik nicht gut mit Unendlichkeiten umgehen kann und andere Bereiche innerhalb der Physik benötigt, die nicht etabliert sind. Einer dieser Bereiche ist die Quantengravitation, die als Lösung vorgeschlagen wird, um die Welt des Mikrobereichs in Situationen extremer Schwerkraft zu beschreiben.

Gefrorene Sterne

Um diese Paradoxe zu lösen, schlägt eine Gruppe von Physikern vor, dass schwarze Löcher gefrorene Sterne sind. Bei diesen Objekten würde es sich um die Überreste massereicher Sterne handeln, die zur Supernova geworden sind und kein Licht aussenden. Sie würden die gleichen Phänomene wie Schwarze Löcher aufweisen, jedoch ohne eine Singularität im Inneren. Selbst der Ereignishorizont würde einem gefrorenen Stern ähneln.

Phänomene wie Zeitdilatation und extreme Schwerkraft wären ähnlich und könnten von einem außenstehenden Beobachter als schwarze Löcher wahrgenommen werden. Da diese Phänomene keinen Ereignishorizont haben, könnte eintreffendes Licht entweichen, wodurch auch das Informationsparadoxon vermieden würde. Diese Phänomene wären keine Punkte ohne Wiederkehr wie der Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs.

Gibt es schwarze Löcher?

Der Astronom Carl Sagan sagte einmal, dass außergewöhnliche Behauptungen außergewöhnliche Beweise benötigen. Der Fall der eingefrorenen Sterne ist ein Beispiel für dieses Zitat von Sagan. Um die Hypothese zu bestätigen, sind äußerst präzise Beweise und Beobachtungen erforderlich, die alle bisher bekannten Effekte erklären können. Die Allgemeine Relativitätstheorie ist nach wie vor eine gut etablierte Theorie und hat die wissenschaftliche Methode mehrfach durchlaufen.

Quellenhinweis:

Bronstein et al. 2024 Thermodynamics of frozen stars Physical Review D