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Physik: Grenzfall für Schwarze Löcher

Einerseits sollten Schwarze Löcher immer etwas Masse verlieren, andererseits verhindert ihre Ladung irgendwann möglicherweise, dass sie weiter schrumpfen. Neue Versuche, den Konflikt zu lösen, offenbaren unerwartete Verbindungen zwischen fundamentalen physikalischen Größen.
Schwarzes Loch

In den Gedankenexperimenten, mit denen Physiker die Extreme des Kosmos ausloten, spielen Schwarze Löcher seit Jahrzehnten eine Hauptrolle. Die dunklen Gebilde entstehen aus konzentrierter Materie, die durch ihre Schwerkraft bis zu einer bestimmten Entfernung alles gefangen hält, selbst Licht. Laut der Relativitätstheorie entspricht die Gravitation einer Krümmung im Gewebe aus Raum und Zeit; doch unmittelbar um das Zentrum eines Schwarzen Lochs ist die Struktur der Raumzeit enorm verzerrt, und Einsteins Gleichungen versagen. Generationen von Physikern haben in theoretischen Untersuchungen von Schwarzen Löchern nach Hinweisen auf eine mögliche Quantennatur der Schwerkraft gesucht, die sich hier offen­baren müsste.

Die Bestrebungen gehen auf Stephen Hawking zurück. Der britische Physiker berechnete 1974, dass Quantenef­fekte am Rand Schwarzer Löcher diese langsam verdamp­fen lassen: Sie schrumpfen, während sie Wärmestrahlung abgeben. Das Phänomen prägt seither die Suche nach einer Quantengravitation.

In jüngerer Zeit sind Physiker auf neue theoretische Ansätze gestoßen, indem sie sich näher mit besonders grenzwertigen Vertretern der Schwarzen Löcher beschäf­tigt haben …

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  • Quellen

Arkani-Hamed, N. et al.: The string landscape, black holes and gravity as the weakest force. ArXiv, hep­th/0601001, 2006

Cheung, C. et al.: Proof of the weak gravity conjecture from black hole entropy. Journal of High Energy Physics 2018, 2018

Goon, G., Penco, R.: Universal relation between corrections to entropy and extremality. Physical Review Letters 124, 2020