Wie beeinflussen Schwarze Löcher die Zeit?

Es gibt zwei Möglichkeiten, über die Zeit im Zusammenhang mit Schwarzen Löchern nachzudenken. Die eine hat damit zu tun, wie lange diese Objekte leben, und die andere damit, wie die Zeit in ihnen wahrgenommen wird.

Kommen wir zum ersten Punkt. Wenn wir an Schwarze Löcher denken, stellen wir uns vor, sie seien ewig. Doch überraschenderweise sind sie es nicht. Nach Einsteins Relativitätstheorie ist ein Schwarzes Loch ein Objekt an einem Punkt in der Raumzeit, an dem die Schwerkraft so stark ist, dass ihm nichts entkommen kann. Nicht einmal Licht. Alles, was dort eintritt oder was dort entstand, bevor das Schwarze Loch erschien, bleibt dort. Diese Objekte haben einen Bereich, der als ihre Grenze fungiert, den sogenannten Ereignishorizont. Alles, was diese Grenze überschreitet, ist für immer gefangen. Das ist es, was wir gemäß der Relativitätstheorie unter einem Schwarzen Loch verstehen.

Doch wenn wir die Quantenmechanik mit einbeziehen, ändert sich die Lage. Der britische Astrophysiker Stephen Hawking postulierte, dass Schwarze Löcher eine sehr schwache Strahlung, die sogenannte Hawking-Strahlung, aussenden können. Der Grund dafür ist, dass der leere Raum laut Quantenphysik nicht wirklich leer ist; ständig entstehen Paare aus Teilchen und Antiteilchen. Normalerweise vernichten sie sich gegenseitig, selbst wenn sie entstehen, und es passiert nichts. Geschieht dies jedoch in der Nähe des Ereignishorizonts, kann ein Teilchen entkommen und aus dem Schwarzen Loch herausgeschleudert werden, während das andere in das Schwarze Loch hineinfällt. Dadurch verliert das Schwarze Loch nur geringfügig an Masse.

Mit der Zeit führt dieser Prozess dazu, dass das Schwarze Loch Energie verliert, da Energie und Masse gemäß Einsteins Gleichung (e = mc²) äquivalent sind. Infolgedessen verlieren sie schließlich ihre Masse und verdampfen. Dies geschieht allerdings extrem langsam. Beispielsweise befindet sich in unserem Zentrum ein supermassereiches Schwarzes Loch, etwa eine Million Mal so groß wie die Sonnenmasse. Man kann sich also vorstellen, wie lange es aufgrund der geringen, konstanten Strahlungsverluste, von denen ich gesprochen habe, dauert, bis es verschwindet. Das gesamte Alter des Universums entspricht nur einem Bruchteil der Zeit, die es zum Verdampfen benötigt.

Einige Theorien besagen, dass sich in Teilchenbeschleunigern Mikroschwarze Löcher bilden könnten. Sie wären unglaublich klein und würden fast sofort verdunsten. Daher stellen sie keine Gefahr für Menschen dar.

Was die Zeit in Bezug auf ein Schwarzes Loch betrifft, so beeinflusst die Nähe zu einem dieser Himmelskörper die Zeit. Wie bereits erwähnt, ist die Gravitationskraft in der Nähe eines Schwarzen Lochs sehr stark, was unsere Wahrnehmung von Zeit und Raum verändert. Sieht ein Beobachter, der weit vom Schwarzen Loch entfernt ist, etwas auf sich zufallen und sich dem Ereignishorizont nähert, wird er feststellen, dass die Zeit langsamer vergeht. Als würde die Zeit einfrieren.

Im Gegenteil: Stürzte der Beobachter auf ein Schwarzes Loch zu, würde er beim Überschreiten des Ereignishorizonts – der Grenze, jenseits derer es kein Zurück mehr gibt – nichts Ungewöhnliches bemerken. Die Schwerkraft ist so stark, dass nichts, nicht einmal Licht, entkommen kann. Ist diese Schwelle überschritten, ist das Schicksal unausweichlich: Nach Einsteins Relativitätstheorie würde man in einer Singularität landen, einem Punkt, an dem die bekannten Gesetze der Physik nicht mehr gelten.

Yetli Mariana Rosas Guevara hat einen Doktortitel in Astrophysik und ist Forscherin am Donostia International Physics Center (DIPC) .

Koordination und Schreiben: Victoria Toro .

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