SG_LogoDas ist die Transkription einer Folge meines Sternengeschichten-Podcasts. Die Folge gibt es auch als MP3-Download und YouTube-Video. Und den ganzen Podcast findet ihr auch bei Spotify.

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Sternengeschichten Folge 383: Das Keine-Haare-Theorem der schwarzen Löcher

Schwarze Löcher haben keine Haare. Ja, natürlich. Wieso denn auch? Was ist das für eine blöde Aussage und wieso steht sie am Anfang einer Folge der Sternengeschichten die sich ja eigentlich mit ernsthafter Astronomie beschäftigen soll? Kein Sorge: Es mag zwar tatsächlich ein klein wenig absurd klingen über die Haare von schwarzen Löchern zu sprechen. Aber dahinter steckt sehr seriöse und vor allem sehr spannende Wissenschaft.

Fangen wir mit den schwarzen Löchern an. Über diese seltsamen Himmelskörper habe ich in den Sternengeschichten ja schon oft und in vielen verschiedenen Zusammenhängen gesprochen. Da sie aber für die aktuelle Folge wirklich zentral sind, fasse ich noch einmal das wichtigste darüber zusammen. Ein schwarzes Loch kriegt man, wenn man ausreichend viel Masse auf ausreichend kleinem Raum zusammenquetscht. Und zwar jeweils so ausreichend, dass ein “Ereignishorizont” entsteht. Ich vereinfache das jetzt sehr stark damit ich nicht zu viel erklären muss; wer gerne möchte kann ein paar Details in den Folge 40, 41 und 357 nachhören. Also: Masse übt eine Anziehungskraft aus. Die spürt man umso stärker, je näher man der Masse kommt. Man kann einer Masse normalerweise nicht beliebig nahe kommen. Wir Menschen, die wir auf der Oberfläche der Erde langlaufen, spüren die Anziehungskraft der Erdmasse. Die Erde ist aber ein großer Planet und wir sind kleine Menschen. Es gibt Teile der Erde die weiter weg sind – zum Beispiel das was auch immer auf genau der uns gegenüberliegenden Seite des Planeten liegt. Und es gibt Teile die uns nahe sind – zum Beispiel das bisschen Erde das direkt unter unser Füßen ist. Was wir spüren ist die Anziehungskraft der GESAMTEN Erdmasse. Aber was wir spüren ist auch das Maximum der Anziehungskraft; wir können der Erde ja nicht näherkommen als wir es schon sind. Wollen wir uns dauerhaft von der Erde entfernen, müssen wir ausreichend schnell sein um von der Anziehungskraft nicht wieder zurück geholt zu werden. Das sind, bei der Erde, knapp 11 Kilometer pro Sekunde, fast 40.000 km/h, wie ich in Folge 151 der Sternengeschichten ausführlich erklärt habe. Sind wir langsamer als diese Fluchtgeschwindigkeit kommen wir nicht weg.

Auf der Erde ist nix von einem Ereignishorizont zu sehen; hier haben wir offensichtlich nicht ausreichend viel Masse auf ausreichend kleinem Raum konzentriert. Aber was, wenn wir die Erde zusammenquetschen. Wenn wir die ganze Masse statt in einer Kugel mit einem Durchmesser von 12.742 Kilometer in eine Kugel mit einem Durchmesser von zum Beispiel 10 Kilometer quetschen. Dann ist die Masse immer noch in der Lage die gleiche Anziehungskraft auszuüben wie zuvor die normale Erde. An der Masse hat sich ja nix geändert. Aber weil die Erde jetzt nur noch 10 Kilometer groß ist, können wir uns viel stärker annähern. Würden wir auf der Oberfläche dieser Quetscherde rumlaufen wäre die andere Seite immer nur 10 Kilometer weit weg und nicht mehr als 12.000 Kilometer wie zuvor. Weil wir also der gesamten Erdmasse viel näher sind als vorher, spüren wir auch eine viel stärkere Anziehungskraft und müssen viel schneller sein, wenn wir ihr dauerhaft entkommen wollen. Mit den 11 km/s pro Sekunde könnten wir von der Quetscherde nicht ins All fliegen; wir müssten schneller sein.

Mit dem Ereignishorizont ist es aber immer noch nix. Damit wir den kriegen, müssen wir die gesamte Masse der Erde in eine Kugel mit einem Durchmesser von nur 1,8 Zentimeter hineinquetschen. Auf so einer winzigen Erde könnten wir schlecht herumlaufen. Sollten es aber auch nicht tun, denn auch wenn sie winzig ist, hat sie doch immer noch die gleiche Masse wie zuvor. Und weil sie so viel kleiner ist und wir der gesamten Erdmasse so sehr viel näher sind, zieht die uns nun RICHTIG stark an. So stark, dass wir schneller als das Licht sein müssten, wenn wir ihr dauerhaft entkommen wollen. Was aber nicht geht, weil nichts schneller als das Licht sein kann, wie Albert Einstein bekannterweise festgestellt hat.

Und genau da haben wir jetzt den Ereignishorizont: Wenn eine Masse so stark zusammengequetscht wird, dass man in ihrer Nähe schneller als das Licht sein müsste um sich dauerhaft zu entfernen, dann entspricht genau der Abstand in dem das der Fall wäre, dem Ereignishorizont. Alles was näher dran ist, kommt nicht weg. Gar nichts kommt weg, nicht mal Licht, weswegen so ein schwarzes Loch ja eben auch schwarz ist. Von außen sehen wir nur diesen Ereignishorizont. Oder sehen ihn halt nicht, je nachdem wie man es nimmt. Wir sehen auf jeden Fall, dass da eine kugelförmige Region im All ist, aus der keinerlei Strahlung oder sonst irgendwas entkommt.

Was hinter dem Ereignishorizont ist, wissen wir und sehen wir nicht. Dazu haben wir momentan keine passenden wissenschaftlichen Theorien. Gut, wir wissen, das man die Erde sehr vermutlich nicht auf knapp 2 Zentimeter quetschen kann. Aber wir wissen sehr wohl, dass große Sterne am Ende ihres Lebens wenn sie keine Kernfusion mehr in ihrem Inneren durchführen unter ihrem eigenen Gewicht in sich zusammenfallen. Und wenn die Masse der Sterne ausreichend groß ist – deutlich größer als die Masse der Sonne übrigens – dann kollabiert der Stern mit so einer Wucht das keine uns bekannte Kraft diesen Kollaps aufhalten kann. Ich habe in den Folge 279 und 280 von den Hypothesen und Spekulationen erzählt die beschreiben was mit solchen unaufhaltsam kollabierenden Sternen passieren könnte und wie ihr kompletter Zusammenfall vielleicht doch aufgehalten werden kann. Wir wissen aber auf jeden Fall dass solche Sterne so sehr in sich zusammenfallen um ausreichend viel Masse auf ausreichend kleinem Raum zu vereinen um einen Ereignishorizont zu erzeugen.

Es gibt schwarze Löcher im All; wir haben sie beobachtet (das geht, wie ich in Folge 357 erklärt habe). Womit wir endlich bei den Haaren wären. Von außen sehen wir nur den Ereignishorizont. Wir können nicht dahinter schauen und von dahinter kann auch nichts rauskommen. Was seltsame Konsequenzen hat: Es ist zum Beispiel komplett egal woraus ein schwarzes Loch entstanden ist. Ich kann einen 80 Kilogramm schweren Menschen nehmen und zu einem schwarzen Loch quetschen. Oder einen 80 Kilogramm schweren Zementsack. Am Ende kriege ich ein schwarzes Loch mit einer Masse von 80 Kilogramm und einem entsprechenden Ereignishorizont. Das “Menschen-Loch” und das “Zementsack-Loch” sehen von außen betrachtet genau gleich aus. Und sie sehen nicht nur gleich aus, sie sind auch gleich. Das sagt, im wesentlichen, das Keine-Haare-Theorem.

Ein schwarzes Loch hat von außen betrachtet nur drei Eigenschaften. Es hat eine bestimmte Masse. Es hat eine bestimmte elektrische Ladung. Und es hat einen bestimmten Drehimpuls. Mehr nicht. Das sind wenig Eigenschaften; weniger als man sonst bei normalen Objekten bestimmen kann. Der fiktive Mensch den wir vorhin in ein schwarzes Loch gesteckt haben, hatte eine Körperform, eine Hautfarbe, er hatte Haare, an manchen Stellen mehr und an manchen weniger. Er hatte eine Frisur, vielleicht einen Bart. Und so weiter. Schwarze Löcher haben all das nicht. Sie haben, wie es der Satz vom Anfang an ausdrückt, keine Haare. Der Ausspruch stammt übrigens vom Physiker John Wheeler. Oder von seinem Kollegen Jacob Bekenstein. Das ist nicht restlos klar – was klar ist, ist aber der Inhalt.

Bin trotzdem kein schwarzes Loch!

Jetzt könnte man die Haarlosigkeit von schwarzen Löchern einfach in die Liste der vielen seltsamen Eigenschaften dieser Objekte schreiben und zur Tagesordnung übergeben. Dass schwarze Löcher keine Haare haben ist aber ein großes Problem für die Physik. Daraus folgt nämlich das sogenannte “Informationsparadoxon”. Stellen wir uns vor, ich würde ein Buch verbrennen (was ich in echt nie tun würde). Dann kriege ich einen Haufen Asche und die Information aus dem Buch ist weg. In der Praxis, in der Theorie könnte ich aber ganz genau messen, wie sich alle die Rauch- und Ascheteilchen bewegen; ich könnte dafür sorgen dass sich all die Teilchen dann genau umgekehrt bewegen; ich könnte den ganzen Verbrennungsprozess umkehren und aus der Asche wieder das ursprüngliche Buch machen. Wie gesagt, nur in der Theorie, aber darum geht es. Die üblichen Gesetze der Physik sind “reversibel”, das heißt sie machen keinen Unterschied was den Verlauf der Zeit angeht. Oder anders gesagt: Ich kann durch das Verbrennen die Information im Buch zwar massiv verändern. Sie aber nicht zerstören. Ohne jetzt ins Detail gehen zu wollen – dann müssten wir auch noch über Quantenmechanik reden – gilt das für die gesamte Physik. Information kann nicht verschwinden. Was aber, wenn ich mein Buch nun nicht verbrenne sondern in ein schwarzes Loch werfe. Dann ist es hinter dem Ereignishorizont und von außen hab ich absolut keinen Zugriff mehr darauf. Ich habe absolut keine Möglichkeit irgendwas über das zu erfahren was im schwarzen Loch vor sich geht. Die Information IST in diesem Fall tatsächlich zerstört. Denn das Loch hat keine Haare; es hat nur die drei Eigenschaften von denen ich vorhin geredet habe. Und es ist vollkommen egal, was alles hinter dem Ereignishorizont ist.

Das ist das Informationsparadoxon und es ist immer noch ungelöst. Vielleicht möchte jetzt der eine oder die andere fragen, was denn mit der Hawking-Strahlung ist. Denn die kommt ja aus dem schwarzen Loch raus, oder? Nicht ganz – das ist ein ziemlich kniffliges Thema und ich habe in Folge 238 mein bestes getan zu erklären, was da abgeht. Sie kommt nicht wirklich aus dem Loch raus – das geht nicht – aber sie führt dazu, dass sich so ein Loch im Laufe der Zeit auflöst. Taucht dann mein Buch plötzlich wieder auf? Dann wäre das Problem gelöst, aber so einfach ist es nicht. Die Materie wartet nicht einfach hinter dem Horizont. Durch die Hawking-Strahlung verliert das Loch ständig an Masse und wenn es sich aufgelöst hat, ist auch die Masse weg; inklusive meinem Buch. Wenn, dann müsste die Information aus dem Buch irgendwie in der Hawking-Strahlung zu finden sein. Und ob das der Fall ist, darüber ist sich die Physik noch nicht einig. Nicht mal Stephen Hawking; der hat seine Meinung zu diesem Thema im Laufe seines Lebens mehrmals geändert. Das Problem an der Sache ist das wir noch nicht richtig verstehen, was mit der Materie in einem schwarzen Loch passiert. Wir haben keine physikalische Theorie um das zu beschreiben. Wenn wir sie hätten, würde sich das Problem vielleicht lösen. Aber wir haben sie eben nicht. Was wir aber seit einiger Zeit haben sind Möglichkeiten reale Beobachtungsdaten über schwarze Löcher zu sammeln. Wir können seit 2015 die Gravitationswellen messen die entstehen wenn zwei schwarze Löcher miteinander verschmelzen. Und seit 2019 können wir den Ereignishorizont von manchen, sehr großen Löchern auch direkt beobachten. Mit diesen Beobachtungsdaten können wir die bestehenden Theorien prüfen. Und Ideen sammeln, wie neue Theorien aussehen könnten. Die bis jetzt erfolgten Tests haben gezeigt, dass die Beobachtungsdaten tatsächlich keine “haarigen” schwarzen Löcher zeigen. Noch bleibt das Informationsparadoxon bestehen. Aber wer weiß, was die Zukunft bringt. Vielleicht stellen wir bald fest, wie die Frisur der schwarzen Löcher tatsächlich aussieht und sie nicht so glatzköpfig sind wie wir gedacht haben. Oder aber – und auch das wäre revolutionär – wir stellen fest, dass Information eben doch vernichtet werden kann.

Kommentare (17)

  1. #1 Caracalla
    27. März 2020

    “Das Loch hat keine Haare”

    Vielleicht ein Titel für das nächste Buch?

  2. #2 Christian Berger
    27. März 2020

    @Caracalla Oh ja, und dann mit einem professionellen Foto in der Art des oberen Fotos. So von hinten beleuchtet vor schwarzem Hintergrund.

  3. #3 Rainer Kirmse
    Altenburg
    27. März 2020

    Das Schwarze Loch braucht Haare nicht,
    ist auf Schönheit nicht erpicht.

    Dem Monster ein kleines Gedicht:

    DAS SCHWARZE LOCH

    Ein kosmisches Schwergewicht,
    Zu keiner Diät bereit;
    Sternenstaub das Hauptgericht,
    Verschmäht wird keine Mahlzeit.
    Die Materie superdicht,
    Stark verbogen die Raumzeit;
    Dem Monster entkommt kein Licht,
    Gefängnis für die Ewigkeit.

    Und nochmal etwas länger:

    DAS SCHWARZE LOCH

    Es ist weder schwarz, noch ist es ein Loch;
    Man sieht das obskure Objekt einfach nicht,
    Der dichten Materie entkommt kein Licht.
    Über Einzelheiten rätselt man noch.

    Es hat zugelegt seit seinem Entsteh’n,
    Wird auch demnächst nicht auf Diät geh’n.
    Es will sich alles einverleiben,
    Wir sollten dem Monster fernbleiben.

    Im Zentrum der Galaxie zu Hause,
    Saugt es Material auf ohne Pause.
    Man nennt dieses hier supermassiv,
    Es ist trotz seiner Fülle recht aktiv.

    Es wird von Sternen rasant umkreist,
    Was uns seine Existenz beweist.
    Eine Strahlung, nach Hawking benannt,
    Beobachtet man an Loches Rand.

    Der Ereignishorizont ist Grenze,
    Dahinter ist einfach Sense.
    Verrinnen will dort keine Zeit,
    Gefängnis für die Ewigkeit.

    Wenn es auch selbst keine solchen hat,
    liegt es doch mit Anderen oft in den Haaren.

    MONSTERCRASH ⚔️

    Zwei Schwarze Löcher im Streit,
    Das kommt vor von Zeit zu Zeit.
    Auch einen Neutronenstern
    Rempeln diese Monster gern.

    Die gewaltige Kollision
    Bringt das Weltall zur Vibration,
    In die Raumzeit ein paar Dellen,
    Dazu Gravitationswellen.

    Diese gehen auf die Reise,
    Zieh’n im Kosmos ihre Kreise.
    So erfährt auch unser Planet,
    Was da draußen vor sich geht.

    Alles nicht so ernst gemeint –
    etwas Humor, kein Schwarzer.

    Bleiben Sie alle gesund!

    Rainer Kirmse , Altenburg

  4. #4 Karl-Heinz
    27. März 2020

    @Rainer Kirmse


    Eine Strahlung, nach Hawking benannt,
    Beobachtet man an Loches Rand.

    Das ist nicht ganz richtig. 😉

  5. #5 Rainer Kirmse
    Altenburg
    27. März 2020

    #Karl-Heinz

    Okay, ist halt künstlerische Freiheit.

    Vielleicht ist Hawking auch sebst beim Black Hole:

    STEPHEN HAWKING

    Stephen Hawking ist entschwunden,
    Hat sein Schwarzes Loch gefunden.
    Auf der Erde bleibt sein Platz leer,
    Die Wissenschaft vermisst ihn sehr.

    Fehlte ihm auch die Körperkraft,
    Sein Geist ist niemals erschlafft.
    Den Kranken gab er ein Beispiel,
    Niemals aufzugeben das Ziel.

    Beim Thema Schwarze Löcher und Hawking
    sollten ein paar Verse zu Einstein nicht fehlen:

    EINSTEIN RELATIV LYRISCH

    Zeit ist relativ,
    Man hat sie leider nie.
    Einstein forschte intensiv,
    Offenbarte sein Genie:
    Konstant das Tempo von Licht,
    Schneller geht es nunmal nicht.
    Ein weiteres Resultat: E = m c ²
    Er brachte die Raumzeit ins Spiel,
    Eine Feldgleichung war das Ziel.
    Masse krümmt umgebenden Raum –
    Revolutionäres war gedacht,
    Wissenschaft vorangebracht.

    Rainer Kirmse , Altenburg

    Herzliche Grüße aus der Skatstadt

  6. #6 Robert
    München im home office
    27. März 2020

    Hier noch ein paar weitere Details zum Keine-Haare-Theorem:

    * Streng genommen gilt dies nur für _stationäre_ schwarze Löcher, also solche, bei denen sich nichts mehr ändert. Echte, astrophysikalische sind nicht stationär (zB wenn sie sich aus dem Kollaps eines Sterns gebildet haben oder aus der Vereinigung zweier schwarzer Löcher), diese sind zunächst noch überaus dynamisch und oszillieren zB, wobei sie unter anderem Gravitationswellen abstrahlen. Allerdings beruhigen sie sich durch diese Abstrahlung mehr und mehr und werden dadurch stationären immer ähnlicher. Allerdings sind die abgestrahlten Wellen auch noch irgendwo (sie laufen ja immer weiter weg), daher ist die Raumzeit als ganzes nie stationär. Aber in den Wellen (genau wie in elektromagnetischen Wellen, die vom schwarzen Loch weglaufen) ist durchaus noch Information über die frühere Form und Geschichte vorhanden.

    Und wenn Florian sein Buch ins schwarze Loch wirft aber selber draussen bleibt, sieht er ja auch wegen der starken Zeit-Dillatation am Horizon nie das Buch verschwinden, das Licht wird nur immer weiter rotverschoben. Daher tritt der Fall, dass das schwarze Loch plötzlich nur noch Kerr-Newman (so heissen die stationären Schwarzen Löcher, die durch Masse, Drehimpuls und Ladung bestimmt sind) ist und daher die Information verschwindet, für äussere Beobachter nie auf. Und in der ganzen klassischen Relativitätstheorie gibt es keine verschwindende Information.

    Dazu muss man die Quantentheorie anschalten. Und auch da macht ein wenig Hawking-Strahlung den Kohl nicht fett (die Information könnte ja immer noch hinter dem Horizont sein). Erst wenn das schwarze Loch durch die Hawkingstrahlung komplett verschwunden ist, ist auch die Information endgültig weg. Für diesen letzten Zerstrahlungs-Prozess braucht man aber die ganze Quantengravitation (weil es dabei um starke Raum-Zeit-Krümmung geht), die semi-klassische Beschreibung, aus der man die Hawkingstrahlung bekommt, reicht da nicht aus.

    Ausserdem sollte man im Kopf behalten, dass das keine-Haare-Theorem möglicher Weise ein Artefakt einer zu beschränkten Betrachtung ist: Es gibt Gegenbeispiele, wenn man nicht-abelsche Eichfelder (also nicht nur Elektromagnetismus neben der Gravitation) zulässt oder wenn man in mehr als drei Raumdimensionen ist.

  7. #7 awmrkl
    27. März 2020

    “Das ist das Informationsparadoxon ”

    Naja, DNA/RNA ist, wenn das zugehörige Lebewesen/Virus ausstirbt, ja nach einiger Zeit ja auch unwiderruflich “vernichtet” …

    Warum sollte sowas nicht auch mit beliebiger Information passieren können, zumal wenn solch kruder Behandlung wie im SL unterworfen?

    Ich würde jedenfalls eher dafür stimmen 😉

  8. #8 Florian Freistetter
    27. März 2020

    @awmrkl: “Naja, DNA/RNA ist, wenn das zugehörige Lebewesen/Virus ausstirbt, ja nach einiger Zeit ja auch unwiderruflich “vernichtet” “

    Ne, weil – wie ich ja im Podcast erkläre – der Prozess in der Theorie umkehrbar ist. Die Atome verschwinden nicht. Und wenn ich ihren Weg zurückverfolge, krieg ich die Information wieder. Theoretisch, wie gesagt. Aber kein Naturgesetz spricht dagegen.

  9. #9 René
    Halle/Saale
    28. März 2020

    @Florian
    Ich hatte mir aufgrund deiner Empfehlung das Buch von Susskind Der Krieg um schwarze Löcher oder so ähnlich (https://en.m.wikipedia.org/wiki/The_Black_Hole_War) zugelegt und auch wenn ich es nicht in Gänze verstand so dachte ich, dass das Informationsparadoxon aufgelöst wurde. Irre ich mich da oder ist das Buch mittlerweile veraltet?

  10. #10 Florian Freistetter
    28. März 2020

    @Rene: Das hab ich empfohlen? Kann mich grad nicht mal erinnern, dass ich das selbst gelesen hab…Aber generell ist bei dem Thema bald mal was veraltet.

  11. #11 René
    Halle/Saale
    28. März 2020

    https://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2018/03/22/stephen-hawking-und-das-informationsparadoxon-schwarzer-loecher/

    Hier hattest du es erwähnt. In einem Anti-De-Sitter Raum gibt es dieses Paradoxon wohl nicht. Da erinnere ich mich auch noch. Genau weiß ich aber gerade nicht was diesen Raum ausmacht.

  12. #12 Captain E.
    30. März 2020

    Und im Grunde ist die Masse eines Schwarzen Lochs ja nicht einmal in dem Loch, sondern in der Raumzeit drum herum. Andernfalls könnten bei der Verschmelzung von Schwarzen Löchern nicht ganze Sonnenmassen in Form von Gravitationswellen abgestrahlt werden.

  13. #13 Adam
    Berlin
    31. März 2020

    @Florian

    Kann es sein, dass das Informationsparadoxon schon vorher beginnt, nämlich bei einem (hypothetischen) Quarkstern?

    Es gibt doch die Chandrasekhar-Grenze für weisse Zwerge und ihr Äquivalent, die Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze für Neutronensterne. Alles oberhalb dieser kollabiert zum Schwarzen Loch. Darunter wehren sich die Neutronen durch die starke Wechselwirkung und den Entartungsdruck.

    Kurz oberhalb vermutet man aber afaik die allerletzte Bushaltestelle vor dem Unbekannt, den Quarkstern. Der ist aus Quark-Gluon-Plasma – und Wiki sagt mir dazu, dass darin die Neutronen ihre Identität verloren haben.

    Daher frage ich.

    Oder bringe ich hier was durcheinander und es handelt sich um zwei verschiedene Phänomene?

    Ürigens:
    Falls du noch nach einem Thema suchst, das damit in Zusammenhang stehende Kaon oder generell seltsame Materie wäre mal sowas.

  14. #14 René
    Halle
    1. April 2020

    @Captain E

    Ist die Masse nicht in einer Singularität konzentriert? Also komplett in einem einzelnen dimensionslosen Punkt in der Raumzeit? Deswegen ist ja nur noch Masse da und keine Materie hinter dem Ereignishorizont. Die Massedifferenz bei der Verschmelzung die in Form von Gravitationswellen abgestrahlt wird ist doch letztlich die kinetische Energie der Löcher wenn die sich immer schneller umkreisen nimmt doch durch E=mc2+p2c4 die Massen beider schwarzen Löcher zu. Nach der Verschmelzung ist diese kinetische Energie ja nicht mehr da was dann in der Veringerung der Massesumme resultiert. Oder irre ich mich da?

  15. #15 Captain E.
    2. April 2020

    @René:

    Ist die Masse nicht in einer Singularität konzentriert? Also komplett in einem einzelnen dimensionslosen Punkt in der Raumzeit? Deswegen ist ja nur noch Masse da und keine Materie hinter dem Ereignishorizont. Die Massedifferenz bei der Verschmelzung die in Form von Gravitationswellen abgestrahlt wird ist doch letztlich die kinetische Energie der Löcher wenn die sich immer schneller umkreisen nimmt doch durch E=mc2+p2c4 die Massen beider schwarzen Löcher zu. Nach der Verschmelzung ist diese kinetische Energie ja nicht mehr da was dann in der Veringerung der Massesumme resultiert. Oder irre ich mich da?

    Ich kann mir selber aber nur schwer vorstellen, dass sich die Masse der beteiligten Schwarzen Löcher durch kinetische Energie um mehrere Sonnenmassen erhöhen sollte.

    Meine Vorstellung baut auf Einsteins Aussage auf, dass Gravitation eine geometrische Eigenschaft des Raums sei. Klar, die Fragen, was Raum und Materie überhaupt sind und wie Materie die Geometrie des Raumes beeinflussen kann, ist uns allen nicht klar. Aber nehmen wir einmal an, dass es so ist. Und nehmen wir weiterhin an, dass Verlagerungen von Massen zu Änderungen der Geometrie führen, die sich dann in Form von Gravitationswellen bemerkbar macht. (Immerhin wurden sie schon gemessen.)

    Wir haben also Schwarze Löcher, die beide den Raum um sich herum auf eine charakteristische Weise krümmen. Diese Krümmung entspricht einer gewissen Energie (und der Raum ist steifer als alle Materie, die wir so kennen!), und beim Verschmelzen werden diese beiden Geometrien “addiert”. Die “Summe” entspricht dann einem niedrigeren energetischem Niveau. Die Differenz wird von den Gravitationswellen davon getragen.

    Das Paradoxe ist natürlich: Die Materie, die im Schwarzen Loch verschwunden ist, interagiert mit dem Universum außerhalb gar nicht mehr. Die Wirkung der Gravitation bleibt dagegen “auf unserer Seite” erhalten. Die Gravitation scheint mir also vollständig abgekoppelt zu sein von der Materie, die sie ursprünglich verursacht hat.

  16. #16 Panagiotis Giotopoulos
    München
    17. April 2020

    Ich habe einen Gedanken dazu: Wenn die schwarzen Löcher tatsächlich Informationen vernichten könnten, würden sie dann nicht automatisch damit auch Masse vernichten? Denn jedes Objekt bzw jede Masse enthält gewisse Informationen (anhand von Atome) Könnte dieses Universum eventuell immer an Masse verlieren, wenn ein Objekt in ein schwarzes Loch hineingerät? Vielleicht habe ich auch einen Kurzschluss, aber mir erscheint dieser Gedanke doch recht logisch und naheliegend.

    (Ich gehe hierbei davon aus, dass Schwarze Löcher tatsächlich Informationen vernichten, nachgewiesen ist das noch lange nicht und wenn das Gegenteil nachgewiesen ist, dann kann man auch meinen Gedanken komplett verwerfen? Was sagst du dazu, Florian? @’sternengeschichten’

  17. #17 René
    Halle
    4. Mai 2020

    @Panagiotis Giotopoulos
    Die Information der Materie und wie sie zusammengesetzt war geht hinter dem Ereignishorizont verloren. Das einzige was übrig bleibt ist die Eigenschaft Masse. Es gibt keine Möglichkeit dem schwarzen Loch anzusehen ob es ein Buch, ein Mensch oder ein Asteroid war. Du kannst nicht einmal mehr herausfinden, ob es ein Wasserstoffatom, ein Proton, Neutron oder Elektron war, was da reingestürzt ist. Alle Informationen wurden vernichtet (laut dem Paradoxon).
    Das Problem was die Quantenmechaniker damit haben ist, dass mit einer hypotetischen Vernichtung von Informationen ein Temperaturanstieg verbunden wäre. Es wurde mal ausgerechnet, welche Temperatur das Universum hätte, wenn nach den Gesetzen der Quantenmechanik schwarze Löcher wirklich Informationen vernichten würden. Die Zahl lag bei >10^3 Kelvin (weiß nicht mehr so genau, aber auf jedenfall mehrere Größenordnungen über der aktuellen Temperatur). Da dies offensichtlich nicht der Fall ist, ist entweder die Quantenmechanik falsch, oder schwarze Löcher vernichten die Information nicht.