Zwei Schwarze Löcher können miteinander verschmelzen. Aber wäre auch das Gegenteil möglich: Könnte sich ein einziges Schwarzes Loch in zwei Teile aufspalten?
Astronomen haben dank der dabei entstehenden Gravitationswellen bereits Kollisionen zwischen Schwarzen Löchern nachgewiesen. Nach ihrer Begegnung bilden die beiden Objekte nur noch eines. Ein Team von Physikern fragte sich, ob die Gesetze der Physik auch das umgekehrte Szenario erlauben.
Numerische Simulation zweier Schwarzer Löcher während ihrer Verschmelzung. Die roten Flächen stellen Gravitationswellen dar, die sich nach ihrer Annäherung ausbreiten.
Bildnachweis: NASA/Ames Research Center/Christopher E. Henze, gemeinfrei.
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Bevor wir diese Frage beantworten, muss man daran erinnern, dass ein Schwarzes Loch keine feste Kugel ist, die man mit einem Werkzeug zerschneiden könnte. Es ist eine Region des Raums, in der die Gravitation so stark ist, dass selbst Licht nicht mehr entkommen kann, sobald es ihre Grenze überschritten hat. Diese Grenze wird Ereignishorizont genannt.
In der üblichen, von Einstein beschriebenen Darstellung der Gravitation kann sich ein Schwarzes Loch, das nicht rotiert, nicht teilen. Eine solche Trennung würde eine physikalische Größe verringern, die mit der Gesamtfläche seiner Horizonte zusammenhängt. Die zur Beschreibung dieser Schwarzen Löcher verwendeten Gesetze verbieten jedoch eine solche Verringerung.
Die Forscher untersuchten daraufhin rotierende Schwarze Löcher. Diesmal scheinen einige Berechnungen eine Trennung weniger unmöglich zu machen. Es bleibt jedoch ein Hindernis: Die beiden Teile müssten sich voneinander entfernen können, anstatt sofort wieder voneinander angezogen und vereint zu werden.
Berücksichtigt man diese Bedingung, verschwinden fast alle Möglichkeiten. Es bleibt nur eine geringe Möglichkeit für extrem schnell rotierende Schwarze Löcher, die sich fast an der durch die Gleichungen erlaubten Grenze bewegen. Selbst in diesem Fall konnten die Forscher nicht nachweisen, dass eine Trennung tatsächlich stattfinden kann.
Das Team untersuchte auch ungewöhnlichere Annahmen, nach denen der Raum zusätzliche Dimensionen hätte oder die Gravitation anderen Regeln folgen würde als bei Einstein. Einige dieser Modelle erlauben Szenarien einer Fragmentierung. Sie beruhen jedoch auf zahlreichen Annahmen.
Noch nie hat ein Astronom beobachtet, wie sich ein Schwarzes Loch teilt, und in unserem Universum ist derzeit kein Mechanismus bekannt, der ein solches Ereignis auslösen könnte. Die Studie dient vielmehr dazu, zu verstehen, wo die bekannten Gesetze eine Trennung verbieten und wo sie eine Ausnahme zulassen könnten. Die Forscher interessieren sich insbesondere dafür, was dies für sehr kleine Schwarze Löcher bedeuten würde, die in den frühen Zeiten des Universums entstanden sein könnten.
Wissenswertes: Der Titel der Studie nimmt Bezug auf eine Hose. Würde man die zeitliche Entwicklung eines Schwarzen Lochs zeichnen, das sich teilt, würde seine Grenze eine Art Röhre bilden, die sich in zwei Teile aufspaltet – wie die Beine einer Hose.