Hawking-Strahlung
Keine Einbahnstraße: Kann aus Schwarzen Löchern doch was entkommen?
- Veröffentlicht: 19.04.2024
- 11:00 Uhr
- Peter Michael Schneider
Eins steht fest: Aus einem Schwarzen Loch kommt nichts raus. Gar nichts? Doch, die Hawking-Strahlung könnte es schaffen - zumindest in der Theorie. Was es damit auf sich hat, warum es so schwer ist, das zu beweisen und was die Wissenschaft heute dazu sagt.
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Das Wichtigste in Kürze
Schwarze Löcher gelten als unersättlich. Was einmal in sie hineinfällt, taucht laut Einsteins Relativitätstheorie nie wieder auf. Aber: Ist das wirklich so?
Der Physiker Stephen Hawking schockte seine Kolleg:innen in den 70er-Jahren mit der These, dass Schwarze Löcher doch minimale Mengen Strahlung aussenden - und sogar verdampfen können!
Hawkings Voraussage ist allerdings nur eine Theorie - wenn auch gut begründet. Mit aktueller Technik lässt sich seine Vermutung bis heute nicht nachweisen.
Schwarzes Löcher: Darum entkommt ihnen nichts
Die Masse ist in Schwarzen Löchern unendlich dicht gepackt. Darum biegt sich der Raum an ihrer Grenze so stark, dass nichts ihnen entkommen kann - nicht einmal Licht (hier erfährst du, was passiert, wenn du in ein Schwarzes Loch fällst).
Sichtbar ist nur die hell leuchtende Scheibe aus Gas, Staub und Sternen, welche das Schwarze Loch umkreisen und allmählich auf Nimmerwiedersehen hineinfallen. Allerdings trickst die Quanten-Elektro-Mechanik die kosmologische Einbahnstraße quasi aus.
So erklärt Hawking, warum Schwarze Löcher verdampfen können
🧮 Ohne ellenlange Formeln lässt sich die Hawking-Strahlung nicht begreifen. Doch Hawkings selbst fand Beispiele, um seine Forschung zu beschreiben.
💥 Laut der Quanten-Theorie ist das Vakuum des Alls gar nicht leer. Ständig entstehen darin Teilchen und Anti-Teilchen und zerfallen gleich wieder zu Strahlung (Stichwort „Vakuumfluktuation“).
🧲🕳️ Materialisiert ein Teilchenpaar in der Nähe eines Schwarzen Lochs, kann es passieren, dass ein Teilchen ins Loch fällt und sein Gegenteilchen ins All entkommt.
⛰️=⚡ Jetzt kommt der Clou: Nach Einsteins berühmter Formel E=mc² ist Masse gleich Energie.
⚖️ Wenn also ein Teilchen mit positiver Energie ins All entkommt und das Antiteilchen mit negativer Energie (=negative Masse) ins Loch fällt, muss das Schwarze Loch dabei leichter werden. Es verdampft!
So reagieren Teilchen und Anti-Teilchen
Externer Inhalt
Darum ist die Hawking-Strahlung so schwer zu sehen
Die Hawkings-Strahlung ist so schwach, dass sie sich so gut wie nicht messen lässt. Dazu musst du wissen, dass ein Körper eine gewisse Temperatur hat, wenn er strahlt - also auch ein schwarzes Loch!
Nach Hawking ist ein durchschnittliches Schwarzes Loch aber nur etwa ein millionstel Grad Kelvin warm.
Problem 1: Das nächste Schwarze Loch ist etwa 1.560 Lichtjahre von uns entfernt.
Problem 2: In der nahen Umgebung von Schwarzen Löchern rotiert heiße und hell leuchtende Masse ins Schwarze Loch.
Resultat: Die Hawkings-Strahlung geht in der restlichen Strahlung unter. Kleine Schwarze Löcher strahlen zwar stärker und sind dementsprechend heißer - aber nur auf dem Papier. Nachgewiesen hat sie noch keiner.
Warum ein Schwarzes Loch theoretisch sogar verdampfen könnte
- Laut Hawkings Berechnung könnten extrem kleine Schwarze Löcher so viel Strahlung aussenden, dass sie fast verdampfen.
- Doch dazu kommt es nicht: Hat das Schwarze Loch jedoch so viel Masse verloren, dass es weniger als 1.000 Tonnen wiegt, explodiert es.
- Allerdings dauert es wahnwitzig lange. Ein Schwarzes Loch mit der Masse der Sonne bräuchte 1066 Jahre (Zahl mit 66 Nullen). Wissenschaftler:innen gehen davon aus, dass das gegenwärtige Universum schon vorher sein Ende findet.