"Stephen Hawkings berühmteste Vorhersage könnte bedeuten, dass alles im Universum dem Untergang geweiht ist, heißt es in einer neuen Studie.
Eine neue Theorie hat Stephen Hawkings Theorie der Schwarzen Löcher von 1974 radikal überarbeitet und sagt voraus, dass alle Objekte mit Masse irgendwann verschwinden könnten.
Stephen Hawkings berühmteste Theorie über Schwarze Löcher wurde gerade einer finsteren Aktualisierung unterzogen – eine, die verkündet, dass alles im Universum dazu verdammt ist, zu verdampfen.
Im Jahr 1974 schlug Hawking vor, dass Schwarze Löcher schließlich verdampfen, indem sie das verlieren, was heute als Hawking-Strahlung bekannt ist – ein allmählicher Energieentzug in Form von Lichtteilchen, die um die immens starken Gravitationsfelder von Schwarzen Löchern entstehen. Nun legt eine neue Aktualisierung der Theorie nahe, dass Hawking-Strahlung nicht nur dadurch entsteht, dass sie Schwarzen Löchern Energie stiehlt, sondern von allen Objekten mit ausreichend Masse.
Wenn die Theorie wahr ist, bedeutet das, dass alles im Universum irgendwann verschwinden wird und seine Energie langsam in Form von Licht aus ihm austritt.
Das bedeutet, dass auch Objekte ohne Ereignishorizont [der Gravitationspunkt ohne Wiederkehr, jenseits dessen nichts, nicht einmal Licht, einem Schwarzen Loch entkommen kann], wie die Überreste toter Sterne und andere große Objekte im Universum, von dieser Art sind der Strahlung“, sagte Hauptautor Heino Falcke, Professor für Astrophysik an der Radboud-Universität in den Niederlanden, in einer Erklärung. „Und das würde nach sehr langer Zeit dazu führen, dass alles im Universum irgendwann verdampft, genau wie Schwarze Löcher. Das verändert nicht nur unser Verständnis der Hawking-Strahlung, sondern auch unsere Sicht auf das Universum und seine Zukunft.“
Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse am 2. Juni in der Zeitschrift Physical Review Letters.
Laut Quantenfeldtheorie gibt es kein leeres Vakuum. Stattdessen wimmelt es im Weltraum von winzigen Schwingungen, die, wenn sie mit ausreichend Energie versorgt werden, zufällig in virtuelle Teilchen zerfallen und dabei Lichtpakete mit sehr niedriger Energie oder Photonen erzeugen.
In einem bahnbrechenden Artikel aus dem Jahr 1974 sagte Hawking bekanntlich voraus, dass die extreme Gravitationskraft, die an den Mündungen von Schwarzen Löchern – ihren Ereignishorizonten – spürbar ist, auf diese Weise Photonen hervorrufen würde. Laut Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie verzerrt die Schwerkraft die Raumzeit, sodass Quantenfelder umso stärker verzerrt werden, je näher sie dem immensen Gravitationszug der Singularität eines Schwarzen Lochs kommen.
Aufgrund der Ungewissheit und Seltsamkeit der Quantenmechanik, sagte Hawking, erzeugt diese Verzerrung ungleichmäßige Taschen unterschiedlicher Zeitbewegung und nachfolgende Energiespitzen im gesamten Feld. Diese Energieunterschiede führen dazu, dass Photonen im verzerrten Raum um Schwarze Löcher auftauchen und dem Feld des Schwarzen Lochs Energie entziehen, damit sie entstehen können. Wenn die Teilchen dann dem Schwarzen Loch entkommen, führte dieser Energiediebstahl dazu, dass Hawking schlussfolgerte, dass Schwarze Löcher über einen riesigen Zeitraum, der viel länger als das heutige Alter des Universums ist, schließlich ihre gesamte Energie verlieren und vollständig verschwinden würden.
Aber wenn ein Gravitationsfeld ausreicht, um Quantenfluktuationen und Photonen zu erzeugen, was hindert dann ein Objekt mit einer die Raumzeit verzerrenden Masse daran, Hawking-Strahlung zu erzeugen? Benötigt Hawking-Strahlung die besonderen Bedingungen des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs oder kann sie irgendwo im Weltraum erzeugt werden? Um diesen Fragen nachzugehen, analysierten die Autoren der neuen Studie die Hawking-Strahlung durch die Linse eines seit langem vorhergesagten Prozesses namens Schwinger-Effekt, bei dem theoretisch Materie aus den starken Verzerrungen erzeugt werden kann, die durch ein elektromagnetisches Feld verursacht werden.
Tatsächlich erstellten die theoretischen Physiker durch die Anwendung des Rahmenwerks des Schwinger-Effekts auf Hawkings Theorie ein mathematisches Modell, das Hawking-Strahlung in Räumen reproduzierte, in denen eine Reihe von Gravitationsfeldstärken herrschten. Ihrer neuen Theorie zufolge ist kein Ereignishorizont erforderlich, damit Energie langsam aus einem massiven Objekt in Form von Licht entweicht; Das Gravitationsfeld des Objekts allein ist gut genug.
„Wir zeigen, dass weit über ein Schwarzes Loch hinaus die Krümmung der Raumzeit eine große Rolle bei der Erzeugung von Strahlung spielt“, sagte der Zweitautor Walter van Suijlekom, Professor für Mathematik an der Radboud-Universität. „Die Teilchen werden dort [jenseits des Schwarzen Lochs] bereits durch die Gezeitenkräfte des Gravitationsfeldes getrennt.“
Was die Theorie der Forscher in Wirklichkeit bedeutet, ist unklar. Wenn die Materie, aus der Sterne, Neutronensterne und Planeten bestehen, altert, wird sie möglicherweise irgendwann einen Energieübergang in einen völlig neuen Zustand mit extrem niedriger Energie durchlaufen. Dies könnte ausreichen, um schließlich die gesamte Materie in Schwarze Löcher zu kollabieren, aus denen langsam weiterhin Licht austreten könnte, bis auch sie spurlos verschwinden.
Leider (oder zum Glück, je nachdem, welche Bedenken Sie hinsichtlich der Verdunstung haben) sind dies alles nur Spekulationen, die auf Bestätigung warten. Um herauszufinden, ob es sich dabei um eine wahre Vorhersage des endgültigen Schicksals unseres Universums handelt, müssen Physiker Hawking-Strahlung entdecken, die um gravitativ dichte Objekte erzeugt wird – sowohl um Schwarze Löcher als auch um Planeten, Sterne oder Neutronensterne. Wenn alles in einem kühlen Lichtblitz verschwinden soll, sollte es viele Orte geben, an denen man suchen kann."
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http://www.space.com
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