Kann man ein schwarzes Loch zerstören?

Schwarze Löcher können alles vernichten - aber können sie selbst vernichtet werden? Was, wenn wir die Physik an ihre Grenzen bringen, sie dabei vielleicht sogar zerstören - und das Universum gleich mit? Erschaffen wir im Kurzgesagt Labor mal ein winziges schwarzes Loch, etwa von der Masse des Mondes, und versuchen, es auseinanderzureißen.

Experiment 1: Zerbomben

Große Explosionen machen Dinge kaputt. So zum Anfangen lassen wir also mal das gesamte Atomwaffenarsenal der Welt rund um unser schwarzes Loch explodieren. Kabumm! Schwarze Löcher verschlucken alles, was ihren Ereignishorizont überschreitet, Masse und Energie. Und weil E bekanntlich = mc² ist, wird es durch die ganze Energie, die in das schwarze Loch gelangt, immer massereicher. Die Masse eines schwarzen Lochs ist proportional zu seiner Größe, während wir unser winziges schwarzes Loch also zerbomben, wird es nur immer größer und massereicher.

Experiment 2: Antimaterie

Materie und Antimaterie zerstören sich gegenseitig. Was passiert, wenn wir die Masse eines Mondes an Antimaterie hinein schmeißen? Wenn etwas in ein schwarzes Loch gelangt, löscht das schwarze Loch dessen frühere Eigenschaften dummerweise komplett - egal ob Materie oder Antimaterie. Schwarze Löcher interessieren sich nur für Schwerkraft, und die hängt nur von der gesamten Masse-Energie eines Objekts ab. Und die Masse eines Teilchens ist die gleiche wie die seines entsprechenden Antiteilchens. Ob wir einen Antimond oder einen Mond reinschmeissen, kommt also auf das Gleiche raus: Das schwarze Loch wird nur noch massereicher.

Dieses “Löschvermögen” von schwarzen Löchern ist ziemlich interessant: Es bedeutet, dass schwarze Löcher trotz ihrer Größe und Macht irgendwie wie Elementarteilchen sind. Ein Elementarteilchen, ein Elektron zum Beispiel, ist ein extrem einfaches Ding, durch lediglich drei Zahlen vollständig definiert: Seine Masse, seine Drehung bzw. Spin und seine Ladung. Erstaunlicherweise stimmt das auch bei schwarzen Löchern. Sie haben eine Masse, können sich drehen und haben eine elektrische Ladung. Hat sich ein schwarzes Loch erst einmal gebildet, spielt es keine Rolle, ob es von einem kollabierten Stern stammt, von einem Anti-Stern oder von einer Banane: Es wird immer durch diese drei Zahlen definiert sein, durch nichts anderes. Aber wenn ein schwarzes Loch quasi ein merkwürdiges Teilchen ist - könnten wir es mit einem Anti-Schwarzen-Loch zerstören?

Experiment 3: Anti-Schwarzes Loch

Wie aufregend! Ein Teilchen hat die gleiche Masse wie das entsprechende Anti-Teilchen, aber die gegenteilige elektrische Ladung. Da ein schwarzes Loch ebenfalls Masse und eine elektrische Ladung hat, sollte ein entsprechendes Anti-Schwarzes-Loch die gleiche Masse, aber die gegenteilige elektrische Ladung haben. Was passiert, wenn sie zusammenstoßen? Leider würde sich die Ladung nur gegenseitig aufheben. Nach der Kollision hätten wir also einfach nur ein neues schwarzes Loch mit doppelter Masse, aber ohne elektrische Ladung.

Ok, denken wir noch weiter und bringen die Physik an ihre Grenzen.

Experiment 4: Den Ereignishorizont zerstören

Es stimmt, dass ein schwarzes Loch einen Drehimpuls und eine elektrische Ladung haben kann. Aber selbst diese verrückten Dinger haben ihre Grenzen. Wird die Drehung oder die Ladung zu groß, passiert etwas richtig Schräges: Der Ereignishorizont löst sich auf. Vereinfacht gesagt können wir uns vorstellen, dass schwarze Löcher in ihrem Inneren eine Singularität verbergen - unendlich verdichtete Masse mit einer so starken Schwerkraft, dass ihr im näheren Umfeld absolut gar nichts entkommen kann, nicht einmal Licht. Deshalb sehen schwarze Löcher aus wie schwarze Kugeln aus Nichts. Der Ereignishorizont ist der äußere Rand dieses ultimativen Gefängnisses. Einmal drüber, kommst du nie mehr zurück.

Aber ein schwarzes Loch, das sich dreht, funktioniert ein bisschen wie eine Waschmaschine. Es ist, als ob die Drehung nahegelegene Objekte abstoßen und sie aus dem schwarzen Loch herauspressen wollen würde - was nicht passiert, weil die Schwerkraft zu stark ist. ABER - wird die Rotation zu schnell, siegt dieser Effekt und der Ereignishorizont verschwindet. Die Objekte in der Umgebung bleiben nicht mehr in alle Ewigkeit gefangen! Das gleiche passiert bei der elektrischen Ladung. Wird sie zu stark, bricht das eiserne Gefängnis auseinander.

Könnten wir nur den Ereignishorizont zerstören, wäre die Singularität immer noch da. Und alle Objekte würden von Natur aus immer noch zu ihr hin fallen. Bei einem Zusammenstoß würdest du immer noch einen schnellen, schrecklichen Tod sterben. Aber die direkte Umgebung der Singularität wäre kein auswegloses Gefängnis mehr! Du könntest so nah dran, wie du möchtest, und wieder zurückkommen. Das sollte doch zählen - so hätten wir ein schwarzes Loch zerstört. Können wir das schaffen?

Experiment 5: Überfüttern

Wir müssten das schwarze Loch bloß entweder zu stark elektrisch aufladen oder zu stark drehen lassen. Zum Beispiel, indem wir Objekte mit kleiner Masse, aber großer Ladung oder einem großen Drehimpuls hinein schmeißen, damit die Ladung oder die Drehung schneller ansteigt als die Masse. Wir müssen das schwarze Loch quasi überfüttern, bis es den Punkt erreicht, an dem es zerbricht. Ob das möglich ist, ist allerdings Thema einer hitzigen Debatte unter Physikern.

Stell dir mal ein elektrisch geladenes schwarzes Loch vor. Gleiche Ladungen stoßen sich ab, und je mehr der gleichen Ladung du zusammenpresst, umso mehr drücken sie dagegen. Sagen wir also mal, wir haben ein negativ geladenes schwarzes Loch und wollen es zum Beispiel mit Elektronen überfüttern, deren Ladung viel größer ist als ihre Masse. Die Elektronen würden eine elektrostatische Abstoßung spüren. Und je mehr Elektronen wir hinein schmeißen, umso größer wäre die negative Ladung des schwarzen Lochs, umso größer wäre also die Abstoßung. Haben wir erst einmal die Obergrenze erreicht, wäre die elektrostatische Abstoßung so stark, dass gar keine weiteren Elektronen mehr hineinfallen könnten. An diesem Punkt weigert sich das schwarze Loch, überfüttert zu werden. Mit dem Drehimpuls funktioniert das ähnlich. Ist die Obergrenze erreicht, verschlingt das schwarze Loch keine weitere Drehung mehr.

Einige Wissenschaftler scheinen aber einen Ausweg entdeckt zu haben. Wenn wir genau im richtigen Augenblick, bevor das schwarze Loch diese Grenze erreicht, genau die richtige Menge Materie genau richtig hinein schmeißen, könnten wir das schwarze Loch tatsächlich überfüttern. Die meisten Wissenschaftler sehen das eher kritisch, aber versuchen wir es trotzdem mal!

Das Ende: Physik kaputt

Es gibt da aber einen Haken. Der Ereignishorizont eines schwarzen Lochs verbirgt die Singularität. Ihn zu zerstören, würde also quasi nackte Singularität zurücklassen, die nicht von einem Ereignishorizont versteckt wird. Das stellt uns vor ein Problem: Es könnte das Ende der Physik, wie wir sie kennen, bedeuten.

Schwarze Löcher haben ein großes Geheimnis. Entgegen weit verbreiteter Meinung befindet sich die Singularität eines schwarzen Lochs nämlich nicht “in seinem Zentrum”. Nein; sie befindet sich in der Zukunft von allem, was über den Ereignishorizont kommt. Schwarze Löcher verbiegen das Universum so drastisch, dass Raum und Zeit am Ereignishorizont die Rollen tauschen. Einmal überschritten, bedeutet zum Zentrum zu fallen, in die Zukunft zu fallen. Deshalb kannst du nicht entkommen: Im Fall anzuhalten und umzudrehen wäre genauso unmöglich wie die Zeit anzuhalten und in die Vergangenheit zu reisen. Die Singularität liegt also eigentlich in deiner Zukunft und nicht “vor dir”. Und genauso, wie du deine Zukunft nicht sehen kannst, kannst du auch die Singularität nicht sehen, bis du sie triffst. Du kannst aber auch nicht auf etwas treffen was sich in deiner Zukunft befindet. Du kannst es nur irgendwie… erleben, so, wie du deinen nächsten Geburtstag erleben wirst, wenn es soweit ist.

In der Zukunft liegende Singularitäten sind kein Problem, denn wir können sie nicht sehen und nichts mit ihnen tun. Aber eine nackte Singularität wäre genau vor uns, für alle sichtbar. Was würden wir sehen? Naja, der Punkt ist, dass wir das unmöglich wissen können. Eine Singularität ist eine Region unendlicher Schwerkraft, und Schwerkraft verbiegt die Raum-Zeit. Bei der Singularität ist diese Verbiegung so krass, dass die Raumzeit zerbricht. Raum und Zeit gibt es nicht mehr. Das bedeutet, dass nichts vorhersehbar ist, denn dazu müsstest du sagen können, wo und wann etwas passiert. Aber “wo” und “wann” haben jede Bedeutung verloren! Wir haben also ein unberechenbares Ding mit unendlicher Schwerkraft und daher unendlicher Energie. Das bedeutet, dass so ziemlich alles daraus hervorkommen könnte, völlig grundlos - ein Haufen Bananen, verlorene Socken oder ein Sonnensystem. Vorhersagbarkeit, Kausalität und Physik, wie wir sie kennen, wären zerstört.

Wir denken, dass es Singularitäten in der Natur wohl gibt, weil wir beweisen können, dass ein Gravitationskollaps unter ganz allgemeinen Bedingungen zur Bildung von Singularitäten führt. Allerdings denken Wissenschaftler, dass in der Natur keine nackten Singularitäten entstehen können. Irgendetwas erzwingt einen Ereignishorizont darum herum, um zu verhindern, dass ihr Wahnsinn den Rest des Universums ansteckt. Ohne Ereignishorizont würde die Physik vielleicht gar keinen Sinn ergeben. Obwohl schwarze Löcher also als die ultimativen Monster des Universums dargestellt werden, könnten sie vielleicht sogar die Helden sein, die uns vor dem Wahnsinn der Singularitäten bewahren. Zerstören wir also den Ereignishorizont, zerstören wir vielleicht auch die grundlegenden Gesetze des Universums. Lassen wir das lieber ...

Schlussfolgerung: Die sichere Wahl

Soweit wir wissen, gibt es nur eine sichere Methode, ein schwarzes Loch zu zerstören: Einfach warten. Alle schwarzen Löcher geben winzige Teilchen ab; dieses Phänomen heißt Hawking-Strahlung. Dadurch verlieren sie langsam an Masse, bis sie sich schließlich quasi auflösen und weder einen Ereignishorizont noch eine nackte Singularität zurücklassen. Wie lange es dauert, bis ein schwarzes Loch sich vollständig auflöst, hängt von seiner Masse ab. Für unser Mini-Schwarzes-Loch von der Größe eines Staubkorns wären es etwa 10⁴⁴ Jahre: Das ist 10 Milliarden Billionen Billionen mal so alt wie das Universum heute. Ist es also möglich, ein schwarzes Loch zu zerstören? Ja! Wir müssen nur abwarten…