Schwarze Löcher könnten ein seltsameres Nachleben haben als erwartet

Schwarze Löcher werden oft als ultimative Einbahnobjekte behandelt: Materie überquert den Ereignishorizont und kehrt nie zurück. Dieses Bild stammt aus der Allgemeinen Relativitätstheorie, die Schwarze Löcher als klassisch dauerhafte Merkmale der Raumzeit beschreibt. Doch die Quantenphysik hat diese Geschichte schon lange komplizierter gemacht. Die Hawking-Strahlung legt nahe, dass Schwarze Löcher langsam Masse verlieren und schließlich verdampfen können.

Eine jüngste theoretische Studie, über die Universe Today berichtet, treibt diese Quantenstory weiter voran. Die Arbeit untersucht die minimale Lebensdauer eines Schwarzen Lochs unter Annahmen, die fern des Ereignishorizonts semiklassisch bleiben, in dessen Nähe aber komplexeres Quantenverhalten zulassen. Das Ergebnis ist eine neue Untergrenze für die Lebensdauer Schwarzer Löcher und der Vorschlag, dass Schwarze Löcher in der Spätphase ihres Daseins in einen metastabilen Zustand übergehen könnten, der einem Weißen Loch ähnelt.

Warum Hawking’s ursprüngliches Bild unvollständig ist

Stephen Hawkings ursprüngliche Rechnung zeigte, dass Schwarze Löcher Strahlung aussenden und daher nicht ewig leben. Sehr grob gesagt ermöglichen Quantenwirkungen den Austritt von Teilchen, wodurch das Schwarze Loch Masse verliert. Kleinere Schwarze Löcher strahlen schneller, sodass der Verdampfungsprozess mit der Zeit beschleunigt wird.

Hawkings Ergebnis ist jedoch semiklassisch. Es setzt voraus, dass die Quantenkorrektur klein genug ist, damit die klassische Raumzeit weiterhin den dominanten Hintergrund bildet. Diese Annahme wird fragwürdiger, wenn die Masse des Schwarzen Lochs sehr klein wird. Bei gewöhnlichen astrophysikalischen Schwarzen Löchern ist das praktisch kaum ein Problem, weil ihre Lebensdauern unvorstellbar lang sind. Bei primordialen Schwarzen Löchern wird die Frage jedoch wichtiger, weil ihre Massen viel kleiner sein könnten und ihre Lebensdauer für größere Fragen der Kosmologie relevant ist.