Theoretische Studie legt nahe, dass schnell rotierende Schwarze Löcher sich teilen könnten

Kurz gesagt

Eine theoretische Studie legt nahe, dass extrem schnell rotierende Schwarze Löcher thermodynamische Beschränkungen überwinden und sich in zwei teilen könnten.
Der Prozess erfordert, dass die resultierenden Schwarzen Löcher sich weit genug voneinander entfernen, um nicht sofort wieder zusammenzulaufen.
Forscher schlagen vor, dass Gammateleskope wie Fermi-LAT Signale von winzigen Schwarzen-Loch-Fragmenten potenziell nachweisen könnten.
Die Möglichkeit des Teilens könnte davon abhängen, wie die Gravitation jenseits von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie verläuft.

Eine neue theoretische Studie legt nahe, dass Schwarze Löcher, die mit extremen Geschwindigkeiten rotieren, sich in zwei teilen könnten, ein Phänomen, das das aktuelle wissenschaftliche Verständnis des Schwarzen-Loch-Verhaltens herausfordern würde.

Thermodynamische Hindernisse

Schwarze Löcher werden typischerweise erwartet, sich zu verschmelzen, anstatt sich zu teilen. Nach Ansicht der Forscher ist ein primäres Hindernis für das Teilen die Thermodynamik, insbesondere 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, wodurch der Prozess "thermodynamisch ungünstig" wäre, so die Universität Süddänemark.

Die Rolle der extremen Rotation

Die in Physical Review D veröffentlichte Forschung unter dem Titel "When Black Holes Admit Pair-of-pants Topologies" legt nahe, dass eine schnelle Rotation einen Schlupfweg in diese physikalischen Regeln schaffen könnte. Die Berechnungen des Teams deuten darauf hin, dass ein ausreichend schnell rotierendes Schwarzes Loch die üblichen thermodynamischen Beschränkungen möglicherweise überwinden könnte.

Francesco Sannino, Mitautor der Studie und Professor für Physik an der Universität Neapel Federico II und der Universität Süddänemark, hob jedoch eine wesentliche Einschränkung bezüglich der resultierenden Objekte hervor. "Aber die beiden resultierenden Schwarzen Löcher müssen auch in der Lage sein, sich zu trennen, anstatt sofort wieder zusammenzufallen. Wenn wir diese Anforderung einbeziehen, schließt sich das Fenster weitgehend wieder, außer möglicherweise für Schwarze Löcher, die nahe an ihrer maximal möglichen Rotationsrate liegen", sagte Sannino.

Extra-Dimensionen und Detektion

Die Forscher untersuchten auch Szenarien mit Theorien über zusätzliche Dimensionen jenseits der drei, die wir im Alltag erleben. In einigen theoretischen Modellen, die zusätzliche Dimensionen beinhalten, können Schwarze-Loch-ähnliche Objekte instabil werden und fragmentieren. In diesen Fällen könnte das Teilen thermodynamisch vorteilhaft werden, insbesondere wenn eines der resultierenden Schwarzen Löcher viel kleiner als das andere ist.

Obwohl kein Schwarzes-Loch-Teilungsvorgang bestätigt wurde, schlagen Wissenschaftler vor, dass es Wege geben könnte, indirekte Beweise zu finden. Sannino erklärte: "Wir könnten ein Teilungseignis indirekt detektieren: Gammateleskope wie Fermi-LAT können nach Signalen von winzigen Schwarzen-Loch-Fragmenten suchen, die sich während Verschmelzungen bilden könnten."

Warum es wichtig ist

Die Feststellung, ob sich Schwarze Löcher teilen können, hängt davon ab, wie die Gravitation jenseits von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie verläuft. Die Forscher stellten fest, dass kleine primordialische Schwarze Löcher möglicherweise anfälliger für das Teilen sind als größere astrophysikalische Schwarze Löcher.

Quellen (auf Englisch)

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

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