Quantenprozesse könnten nach neuen Berechnungen des Teams um Cacciapaglia die Spaltung Schwarzer Löcher ermöglichen. Während die allgemeine Relativitätstheorie eine Spaltung solcher Schwarzer Löcher aufgrund thermodynamischer Entropiegesetze ausschließt, zeigen erweiterte Modelle, dass etwa Quanteneffekte oder höhere Dimensionen die Entropiebilanz verändern könnten. Ein realer Nachweis steht jedoch noch aus.
Lange galt die Spaltung eines Schwarzen Lochs als physikalisch unmöglich. Die allgemeine Relativitätstheorie beschreibt diese Objekte als Gebilde, deren Entropie bei einer Teilung abnehmen würde – ein Prozess, der gegen die thermodynamischen Gesetze für geschlossene Systeme verstößt. Dies decke sich auch mit den bisher vernommenen Gravitationswellensignalen aus verschmelzenden Schwarzen Löchern.
Quanteneffekte als theoretischer Schlüssel
Cacciapaglia und sein Forschungsteam untersuchten nun, ob komplexere Szenarien, die über die klassische Relativitätstheorie hinausgehen, eine Spaltung zulassen könnten. Da die Relativitätstheorie lediglich eine Näherung darstellt und Quanteneffekte auf kleinster Ebene vernachlässigt, prüften die Wissenschaftler Modelle, die Quantenphänomene oder zusätzliche Dimensionen berücksichtigen.
- Höhere Dimensionen: Schwarze Löcher mit mehr als vier Dimensionen, wie sie in der Stringtheorie vorkommen, zeigen ein anderes Verhalten.
- Unebener Horizont: Quanteneffekte können den Ereignishorizont verformen, sodass dieser nicht mehr glatt, sondern uneben ist.
- Modifizierte Gravitationstheorien: Auch in mathematisch erweiterten Gravitationsmodellen zeigen die Berechnungen Spaltungspotenziale.
Notwendige Bedingung versus Nachweis
Die Fachleute konzentrierten sich bei ihren Untersuchungen primär auf die Entropiebilanz vor und nach einem potenziellen Teilungsprozess. Sie konnten nachweisen, dass es theoretische Varianten Schwarzer Löcher gibt, bei denen zwei kleinere Fragmente eine höhere Gesamtentropie aufweisen könnten als das ursprüngliche, einzelne Objekt.
Dies ist eine notwendige Voraussetzung dafür, dass der Prozess thermodynamisch erlaubt ist. Ob ein solches Ereignis jedoch tatsächlich in der Natur stattfindet, bleibt offen. Die Autoren betonen, dass ihre Berechnungen lediglich die theoretische Möglichkeit einer Spaltung belegen, aber noch keinen Beweis für deren tatsächliches Auftreten liefern.
