Eine in Physical Review D veröffentlichte Studie untersucht, ob sich ein Schwarzes Loch in zwei Teile spalten könnte – in einem Prozess, der das Gegenteil der durch Gravitationswellen nachgewiesenen Verschmelzungen wäre. Forschende der Universität Süddänemark erklären, dass dieses Szenario unter bestimmten Bedingungen theoretisch möglich sein könnte, insbesondere wenn sich das ursprüngliche Schwarze Loch nahe seiner maximalen Grenze dreht.
Eine solche Fragmentierung wurde bislang nicht beobachtet, und die Studie belegt nicht, dass sich Schwarze Löcher im Universum tatsächlich teilen. Stattdessen untersucht sie theoretische Mechanismen, die den Prozess ermöglichen könnten, darunter Effekte im Zusammenhang mit zusätzlichen räumlichen Dimensionen und Superradiation.
Ein wesentliches Hindernis ist die Entropie Schwarzer Löcher. Diese physikalische Größe steht mit der Fläche des Ereignishorizonts in Verbindung, der Grenze, die ein Schwarzes Loch umgibt. Eine Aufspaltung könnte die Entropie des Systems verringern und damit scheinbar im Widerspruch zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik stehen, der verhindert, dass die Entropie spontan abnimmt.
Die Forschenden untersuchten daher, ob besondere Bedingungen diese Einschränkung überwinden könnten. Ihre Analyse umfasste Kerr-Schwarze-Löcher, theoretische Modelle, die rotierende Objekte beschreiben. Obwohl die Entropieberechnungen in einigen Fällen eine Teilung zulassen könnten, könnten andere physikalische Voraussetzungen sie weiterhin verhindern. Schwarze Löcher, die sich nahe der höchstmöglichen Rate drehen, könnten eine mögliche Ausnahme darstellen.
Die Studie berücksichtigt außerdem die Gregory-Laflamme-Instabilität, die mit Modellen verbunden ist, die zusätzliche räumliche Dimensionen enthalten, sowie Superradiation, ein Phänomen, das Instabilitäten in rotierenden Schwarzen Löchern erzeugen kann. Auch alternative Gravitationstheorien wurden untersucht, darunter Modelle, in denen die Beziehungen zwischen Masse, Entropie und Ereignishorizont anders beschaffen sind. Unter diesen Bedingungen könnte die Emission kleiner Fragmente begünstigt werden.
Francesco Sannino, Professor an der Universität Süddänemark und einer der Leiter der Studie, erklärte, dass die Forschenden einem sich spaltenden Schwarzen Loch derzeit noch keine genaue Wahrscheinlichkeit zuordnen können. Er fügte hinzu, dass die Antwort davon abhängt, wie sich die Gravitation jenseits von Einsteins Theorie verhält, und deutete an, dass kleine primordiale Schwarze Löcher eher fragmentieren könnten als sehr viel größere astrophysikalische Schwarze Löcher.
Quellen: Olhar Digital.