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Neue Einblicke in Hawking-Strahlung Schwarzer Löcher
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam
astronews.com
7. Juli 2026
Die sogenannte Hawking-Strahlung ist eine von Stephen Hawking theoretisch vorhergesagte
Form der Strahlung von Schwarzen Löchern. Durch sie können Schwarze Löcher über
lange Zeiträume auch Masse verlieren. Im Weltraum wurde diese Art der Strahlung
bislang noch nicht nachgewiesen. Zur Untersuchung ist man auf analoge Modelle im
Labor angewiesen.
Künstlerische Darstellung eines supermassereichen
Schwarzen Lochs.
Bild: NASA / JPL-Caltech [Großansicht] |
Obwohl der Effekt der Hawking-Strahlung in der Astrophysik gut bekannt ist,
ist der Mechanismus, durch den sie in einem gravitativen Kontext entsteht, noch
nicht vollständig geklärt. Peña, Wissenschaftler der Universität Paderborn,
beleuchtet diesen Mechanismus mithilfe von Gravitationsanaloga im Labor. Ein
internationales Team aus Forschenden des Weizmann Institute of Science in
Israel, des Cinvestav in Mexiko und aus Paderborn hat dabei einen Durchbruch
erzielt: Sie haben den Erzeugungsprozess der Hawking-Strahlung theoretisch in
einer nicht-linearen optischen Umgebung nachgebildet und dabei einen einfachen,
direkten Mechanismus identifiziert. Außerdem konnten sie in Experimenten
beobachten, dass sich die Strahlung auf das System auswirkt.
Traditionelle
Modelle beschreiben einen kaskadierenden Mechanismus, bei dem verschiedene
quantenmechanische Prozesse ineinandergreifen, um die Strahlung zu erzeugen. In
einer Kombination aus rigoroser theoretischer Modellierung und präzisen
Experimenten an einem faseroptischen Analogon des Ereignishorizonts haben die
Forschenden herausgefunden, wie die Hawking-Strahlung und ihre Rückkopplung auf
das System zustande kommen könnte. Anstatt eines komplizierten, mehrstufigen
Ablaufs fanden sie Hinweise auf einen einfachen, direkten Mechanismus der
Strahlungserzeugung.
"Das vereinfacht das theoretische Verständnis und eröffnet
neue Wege zur Berechnung von Effekten in solchen Systemen. Vielleicht könnte es
sogar Aufschluss darüber geben, wie die Hawking-Strahlung im Fall der
Gravitation entsteht", erklärt Dr. Lorenzo Procopio. Er war zuvor Teil der
Arbeitsgruppe am Weizmann Institute of Science, wo er das Projekt
federführend geleitet und die Experimente durchgeführt und ausgewertet hat. Procopio
forscht nun am Institut für Photonische Quantensysteme und dem
Department Physik der Universität Paderborn.
Die Forschenden haben nicht nur den
direkteren Erzeugungsprozess nachgewiesen, sondern auch experimentell
verifiziert, wie sich die Hawking-Strahlung auf das System auswirkt. Das
bedeutet, die emittierte Hawking-Strahlung wirkt nicht nur passiv aus dem System
heraus, sondern interagiert aktiv. Diese Wechselwirkung ist essenziell, um zu
verstehen, ob und wie Schwarze Löcher im Gleichgewicht bleiben oder wie sie ihre
Masse verlieren. Die Beobachtung dieser Rückwirkung in einem kontrollierten
Laborsetting gibt den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern die einzigartige Chance, Effekte zu
studieren, die im echten Universum aufgrund der extremen Skalen kaum zugänglich
wären.
Die Fähigkeit, Hawking-Strahlung in kontrollierten Umgebungen zu
studieren, könnte wichtige Hinweise auf die Natur der Quantengravitation
liefern. Obwohl Schwarze Löcher selbst weiterhin unerreichbar fern bleiben,
erlauben diese Analogexperimente tiefe Einblicke in die zugrunde liegende
Physik. Die Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift Nature
veröffentlicht.
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