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SCHWARZE LÖCHER
Auch in realistischer Umgebung keine Haare
Redaktion / idw / Pressemitteilung der ZARM Fallturm-Betriebsgesellschaft mbH
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23. März 2015

Schwarze Löcher haben keine Haare: Mit diesem Satz beschreiben theoretische Astrophysiker die Erkenntnis, dass sich diese eigentümlichen Objekte nur durch Masse, Rotation und elektrische Ladung charakterisieren lassen. Nun konnte gezeigt werden, dass die Aussage nicht nur im idealisierten Fall, sondern auch unter realistischen astrophysikalischen Bedingungen gilt.

Schwarzes Loch

Ein Schwarzes Loch als Teil eines Doppelsternsystems. Auch in solchen Fällen gilt offenbar: Schwarze Löcher haben keine Haare. Bild: ESO / L. Calçada / M.Kornmesser [Großansicht]

Schwarze Löcher sind erstaunlich einfache Himmelskörper, welche nur durch ihre Masse, ihre Rotation und ihre elektrische Ladung charakterisiert werden. Norman Gürlebeck, Wissenschaftler am Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen, ist es gelungen diese erstaunliche Einfachheit Schwarzer Löcher auch in komplexen astrophysikalischen Situationen zu beweisen. Die Erwartungen an diese Entdeckung sind hoch: Sie könnten den direkten Nachweis der Existenz Schwarzer Löcher mit Hilfe von Gravitationswellen sowie Tests der Grundlagen der Gravitationstheorie erlauben.

Schwarze Löcher sind ein mögliches Endstadium in der Entwicklung von Sternen, die deutlich massereicher sind, als unsere Sonne. Sie können beispielsweise nach einer Supernova-Explosion zurückbleiben. In Schwarzen Löchern ist die Materie ungeheuer verdichtet - etwa so, als würde man die gesamte Masse der Erde auf die Größe einer Haselnuss komprimieren.

Die starke Anziehungskraft der extrem verdichteten Masse des Schwarzen Lochs führt dazu, dass weder Materie noch Licht einem solchen Objekt entkommen können - eine Tatsache, der das Schwarze Loch seinen Namen verdankt. Dennoch kann ein Schwarzes Loch von außen durch nur drei Parameter vollständig charakterisiert werden: die Masse, die Rotation und die elektrische Ladung. Aufgrund fehlender weiterer Eigenschaften prägte John Archibald Wheeler die Aussage: "Schwarze Löcher haben keine Haare".

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Diese Eigenschaft war bisher jedoch nur unter idealisierten Bedingungen bewiesen worden, in denen das Schwarze Loch allein im Universum existiert und keine weiteren Sterne vorhanden sind. Diese Annahme gilt folglich nicht für Schwarze Löcher, die sich in Systemen mit mehreren Objekten befinden, wie etwa in Binärsystemen, die generell aus einem Schwarzen Loch und einem Stern, zwei Schwarzen Löchern oder zwei Sternen bestehen.

Das Gravitationsfeld des Begleiters eines Schwarzen Lochs in einem Binärsystem führt nun dazu, dass sich das Schwarze Loch verformt. Dieses Phänomen ähnelt den Gezeiten auf der Erde, welche durch die Anziehung des Mondes verursacht werden. Bedeutet eine solche Verformung, dass das Schwarze Loch durch mehr Parameter beschrieben werden muss, es also Haare bekommen hat?

Mehrere internationale Forschungsteams gingen dieser Frage nach und fanden erste Indizien dafür, dass dies nicht so ist. Gürlebeck konnte nun beweisen, dass trotz der Verformung der Schwarzen Löcher keine weiteren Parameter zur Charakterisierung erforderlich sind.

Die neue Erkenntnis ist für Gravitationsphysiker eine wichtige Grundlage zur Interpretation von Gravitationswellen, die vorrangig in Binärsystemen entstehen. Über die Analyse dieser Gravitationswellen können Schwarze Löcher in Binärsystemen direkt nachgewiesen werden. Darüber hinaus liefert die sogenannte "No-hair"-Eigenschaft Schwarzer Löcher die Möglichkeit, Gravitationstheorien für sehr starke Gravitationsfelder zu testen.

Über seine Resultate berichtet Gürlebeck im April in der Fachzeitschrift Physical Review Letters.

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siehe auch
Zum Tod von John Wheeler: Schwarze Löcher, Geonen und Quantenschaum - 15. April 2008
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM)
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