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Kosmologie: Gibt es Schwarze Löcher ohne Unendlichkeiten?

Schwarze Löcher bergen laut Relativitätstheorie unendliche Größen. Doch viele Fachleute zweifeln dies an. Mit kosmologischen Daten könnte sich die Frage klären lassen.
Eine wissenschaftliche Abbildung zeigt ein schwarzes Loch mit einem leuchtenden, rot-orangefarbenen Akkretionsring vor einem sternenreichen Hintergrund. Überlagert ist ein Diagramm mit einer bunten Kurve und farbigen Datenpunkten, die Messungen oder Simulationen darstellen. Die Kurve verläuft in einem Bogen von links unten nach rechts oben. Die Abbildung kombiniert visuelle Darstellung eines astronomischen Phänomens mit grafischen Daten zur Analyse.
Wenn ein isoliertes Schwarzes Loch (rechts: Messdaten eines solchen Objekts in unserer Milchstraße) an einem Stern vorbeizieht, lenkt es dessen Lichtstrahlen ähnlich wie eine Linse ab (links).

Die meisten Physikerinnen und Physiker glauben nicht an Schwarze Löcher. Zumindest nicht an die Form, welche die allgemeine Relativitätstheorie vorhersagt: galaktische Ungetüme, die die Raumzeit unendlich stark krümmen. Stattdessen gehen viele Fachleute davon aus, dass diese sogenannte Singularität, die notgedrungen im Inneren der Schwarzen Löcher lauert, eigentlich gar nicht existiert. Vielmehr sei sie ein Hinweis auf die Fehlbarkeit der Gravitationstheorie. Eine übergeordnete Theorie, so die Hoffnung, werde die Singularitäten beseitigen.

Bislang ist das jedoch nur Spekulation. Eine allgemein akzeptierte übergeordnete Theorie, etwa eine Quantentheorie der Gravitation, gibt es nicht. Dennoch könnte es Möglichkeiten geben, auch jenseits einer solchen Theorie herauszufinden, ob Schwarze Löcher singulär sind oder nicht. Das erklären die beiden Physiker Jens Boos und Hao Hu in einer bei »Physical Review D« erschienenen Arbeit.

Die Forscher haben dafür den Gravitationslinseneffekt untersucht: Wenn ein Schwarzes Loch an einem Stern vorbeizieht, wird dessen Licht auf seinem Weg zur Erde durch die stark gekrümmte Raumzeit in der Nähe des Schwarzen Lochs abgelenkt und teilweise verstärkt, wie bei einer optischen Linse. Hu und Boos haben nun erstmals mittels computergestützter Simulationen untersucht, wie Schwarze Löcher ohne eine Singularität die Lichtstrahlen eines Sterns ablenken und somit dessen gemessene Helligkeit beeinflussen würden. 

Den Ergebnissen zufolge sollten nichtsinguläre Schwarze Löcher den Gravitationslinseneffekt verstärken. Das Licht eines Sterns sollte also heller erscheinen, als wenn ein gewöhnliches, singuläres Schwarzes Loch daran vorbeizieht. Um das Ausmaß dieses Unterschieds abzuschätzen, haben Hu und Boos die Daten eines Ereignisses herangezogen, bei dem ein Schwarzes Loch in der Milchstraße durch den Gravitationslinseneffekt beobachtet wurde. »Die Unterschiede sind in diesem Fall winzig«, sagt Boos. Das liege unter anderem daran, dass das Schwarze Loch sehr weit von unserem Sonnensystem entfernt war. Andere Ereignisse dieser Art, aber mit größerem Linseneffekt, könnten in Zukunft aufschlussreichere Daten liefern.

  • Quellen
Boos, J., Hu, H., Physical Review D 10.1103/dv28-xm9x, 2026

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