Sind Schwarze Löcher von einer Firewall umgeben?

Schwarze Löcher lassen nichts aus ihren Fängen, das sich ihnen zu stark genähert hat – nicht einmal Licht. In ihrem Inneren stellen sich die Forscher Objekte vor, die es nach der aktuellen Physik gar nicht geben dürfte: Singularitäten, wo die Materie unendlich dicht und heiß wird und die Physik ihren Sinn verliert. Doch auch der Bereich um das Schwarze Loch ist heiß diskutiert. Probleme bekommen die Astrophysiker nämlich, wenn sie ein Schwarzes Loch gleichzeitig mit den Mitteln der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantenphysik betrachten. Das Problem sind die Quantenzustände all der Teilchen, die in das Schwarze Loch hineinfallen. Für die Außenwelt sind Informationen darüber für immer verloren. Das passt aber nicht zur Quantenphysik: Wenn ich ein verschränktes Teilchenpaar erzeuge, von dem ein Partner in das Schwarze Loch fällt, sollte mir der zweite Partner noch immer Informationen liefern können.

Dieses »Informationsparadoxon« lösen die Forscher auf verschiedenen Wegen: Zunächst könnte es natürlich sein, dass das Schwarze Loch sich einfach nicht um die Quantenphysik kümmert, sie also verletzt. Das hieße, es müsste unbekannte Schlupflöcher in der Quantenphysik geben. Lösung zwei ist die Hawking-Strahlung. Über sie würde das Schwarze Loch allmählich verdampfen und dabei auch Information abgeben. Aber sie kann das Paradoxon nicht komplett lösen. Deshalb haben Physiker eine »Firewall« rund um das Schwarze Loch vorgeschlagen, einen Bereich intensiver, unüberwindlicher Strahlung am Ereignishorizont, der jeden Beobachter komplett zerstört. Allerdings verstößt diese Idee gegen eine Forderung der Allgemeinen Relativitätstheorie, wonach ein frei fallender Beobachter beim Durchqueren eines Ereignishorizonts eigentlich nichts Dramatisches bemerken dürfte.

Nun haben Physiker mit Hilfe der Stringtheorie nachgerechnet – und dabei festgestellt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass etwa ein einfallendes Elektron auf ein Photon der Firewall-Strahlung trifft, vernachlässigbar gering ist. Selbst wenn es eine Firewall gäbe, würde diese demnach gar nichts ausrichten. Wirkliche Aufklärung wird wohl nur die Quanten-Gravitationstheorie liefern, nach der die Physiker fieberhaft suchen.

Ein superschweres Schwarzes Loch mit einer Akkretionsscheibe und einem Röntgen-Jet, der durch die Rotation des Lochs entsteht (künstlerische Darstellung, Bild: NASA)

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