Numerische Simulationen zeigen, dass sehr haarige Schwarze Löcher dynamisch instabil sein können und sich entweder von ihrem Bosonenfeld lösen oder unter bestimmten Bedingungen einen oszillierenden Bosonenstern zurücklassen. Die am 29. September 2026 von Scinexx veröffentlichte Untersuchung zeigt, wie der Horizont aus dem Gleichgewicht gerät.
Schwarze Löcher mit sogenanntem skalarem Haar geraten in numerischen Simulationen in eine grundlegende Instabilität. Zwar herrscht im Zentrum eines massereichen Rings ein Kräftegleichgewicht, doch eine kleine seitliche Verschiebung verstärkt sich laut Scinexx-Bericht stetig. Der Horizont fällt in den Modellen nicht einfach radial in sich zusammen, sondern bewegt sich aufgrund der Rotation auf einer nach außen wachsenden Spiralbahn durch das skalare Feld.
Auflösung der torusförmigen Struktur bei rotierenden Schwarzen Löchern
Bei der detailliert untersuchten Konfiguration trifft der Horizont schließlich auf Regionen mit hoher Felddichte. Dabei wird die torusförmige Struktur zerstört und der größte Teil des Skalarfelds vom Schwarzen Loch aufgenommen. In der Simulation sinkt der Anteil der skalaren Energie von rund 88 Prozent auf 5,5 Prozent, während der weitaus größte Teil der ursprünglichen Feldenergie in das Schwarze Loch übergeht.
Nach diesem Umbau ähnelt das verbleibende Objekt wieder stark einem gewöhnlichen Schwarzen Loch des Kerr-Typs, wobei der dimensionslose Spin des Horizonts am Ende bei etwa 0,63 liegt. Völlig abgeschlossen ist diese Entwicklung laut den Beobachtungen jedoch nicht, da das nahezu kahle Schwarze Loch durch Superradianz erneut kleinere Mengen skalaren Haars aufbauen kann. Wie schnell die Instabilität wirkt, hängt direkt vom Anteil des Haars ab; in einer untersuchten Konfiguration mit bereits dominanter Lochmasse blieb die Bewegung des Horizonts während der simulierten Zeit unterhalb einer physikalisch relevanten Größe.
Zweites Modell hinterlässt einen oszillierenden Bosonenstern
Um diese Dynamik zu überprüfen, testete das Team die Idee an einem verwandten, statischen und elektrisch geladenen Modell. In diesem Fall ist ein ebenfalls geladenes skalares Feld resonant an den Horizont gekoppelt. Sehr haarige Lösungen lassen sich hier als kleiner Horizont innerhalb eines großen, annähernd kugelförmigen geladenen Bosonensterns auffassen.
Auch in diesem Szenario verlässt der Horizont den zentralen Gleichgewichtspunkt und wird schließlich vollständig aus der skalaren Umgebung ausgestoßen. Anders als beim rotierenden Schwarzen Loch bleibt dabei jedoch ein oszillierender Bosonenstern zurück, der sich mit entgegengesetztem Impuls bewegt. Weniger haarige Lösungen desselben resonanten Modells zerfallen ebenfalls, allerdings auf einem anderen Weg: Ihre skalare Umgebung kollabiert in den Horizont und wird absorbiert, womit der Ausgang stark vom jeweiligen Modell und dem Zustand des bosonischen Feldes abhängt.
Theoretische Implikationen für exotische Alternativen zum Kerr-Modell
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass extrem haarige Schwarze Löcher in diesen beiden Modellklassen instabil sind, wie von Matthias Klein für Scinexx berichtet. Dennoch lassen sich diese Resultate bislang nicht uneingeschränkt verallgemeinern. Insbesondere Schwarze Löcher mit sogenanntem Proca-Haar könnten sich anders verhalten, da deren bosonische Umgebung eine abweichende räumliche Struktur besitzt.
Für reale astrophysikalische Schwarze Löcher ist durch diese numerischen Simulationen kein neuer beobachteter Zerfallsprozess nachgewiesen. Die Arbeit schränkt vielmehr theoretisch ein, welche exotischen Alternativen zum Kerr-Modell langfristig stabil sein können, wobei Bosonensterne in solchen Modellen eine doppelte Rolle als isolierte kompakte Objekte und als Umgebung eines Schwarzen Löchers einnehmen.
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