Theoretische Studie legt nahe, dass extreme Rotation Schwarze Löcher spalten könnte

Eine theoretische Studie legt nahe, dass Schwarze Löcher, die mit extremen Geschwindigkeiten rotieren, sich in zwei teilen könnten, laut einer in Physical Review D veröffentlichten Forschung mit dem Titel "When Black Holes Admit Pair-of-pants Topologies".

Thermodynamische Hindernisse

Schwarze Löcher werden typischerweise erwartet, sich bei Kollisionen zu verschmelzen, anstatt sich zu teilen. Ein primäres Hindernis für das Spalten eines Schwarzen Lochs ist die Thermodynamik, speziell das Konzept der Entropie, die die Anzahl der mikroskopischen Anordnungen eines Systems beschreibt, während es von außen unverändert erscheint.

Für ein nicht rotierendes Schwarzes Loch würde das Teilen in zwei kleinere Schwarze Löcher die Gesamtentropie verringern, ein Prozess, der thermodynamisch ungünstig ist. Forscher haben jedoch festgestellt, dass sich diese Situation ändern kann, wenn sich ein Schwarzes Loch mit außergewöhnlich hoher Geschwindigkeit dreht.

Bedingungen für das Spalten

Berechnungen des Forschungsteams deuten darauf hin, dass eine schnelle Rotation eine schmale Öffnung in den physikalischen Regeln schaffen könnte, die normalerweise Schwarze Löcher davon abhalten, sich zu teilen. Francesco Sannino, Mitautor der Studie und Professor für Physik an der Universität Neapel Federico II sowie am Zentrum für Quantenfeldtheorie an der Universität Süddänemark, stellte fest, dass selbst wenn ein Spalten stattfindet, die beiden resultierenden Objekte sich voneinander trennen müssen.

"Aber die beiden resultierenden Schwarzen Löcher müssen sich auch voneinander trennen können, anstatt sofort wieder zusammenzufallen. Wenn wir diese Anforderung einbeziehen, schließt sich das Fenster weitgehend wieder, außer möglicherweise für Schwarze Löcher, die sich nahe ihrer maximal möglichen Rotationsrate drehen", sagt Sannino.

Der Titel der Studie bezieht sich auf die Form der "pair-of-pants topologies" (Hosen-Topologie), die der Horizont eines Schwarzen Lochs durch Raum und Zeit nachzeichnen würde, wenn ein Spalten stattfinden würde, ähnlich einem oberen Abschnitt, der sich in zwei "Beine" teilt.

Extra-Dimensionen und Detektion

Die Forscher untersuchten auch Szenarien, die Theorien beinhalten, in denen der Raum zusätzliche Dimensionen hat. In einigen theoretischen Modellen können Schwarze-Loch-ähnliche Objekte instabil werden und fragmentieren. In bestimmten Fällen könnte das Spalten thermodynamisch vorteilhaft werden, insbesondere wenn eines der resultierenden Schwarzen Löcher viel kleiner als das andere ist.

Während kein Schwarzes-Loch-Spalten bestätigt wurde, schlagen Forscher vor, dass es Wege geben könnte, solche Ereignisse indirekt zu detektieren. Sannino erklärte: "Wir erwarten, dass kleine urtümliche Schwarze Löcher eher zum Spalten neigen als viel größere astrophysikalische Schwarze Löcher. Wir könnten ein Spalten indirekt detektieren: Gammastrahlen-Teleskope wie Fermi-LAT können nach Signalen von winzigen Schwarzen-Loch-Fragmenten suchen, die sich während Verschmelzungen bilden könnten."

Quellen (auf Englisch)

• sciencedaily.com: Scientists just found a loophole that could let black holes split in two | ScienceDaily
• geekspin.co: Scientists find loophole that lets black holes split apart - GEEKSPIN

KI-Übersetzung des englischen Originalartikels, automatisch geprüft, damit sie dasselbe aussagt wie das Original. Die Quellen wurden auf Englisch geprüft.