Schwarze Löcher könnten Defekte in der Raumzeit sein

Ein Team theoretischer Physiker hat eine seltsame Struktur in der Raumzeit entdeckt, die für einen Außenstehenden genau wie ein Schwarzes Loch aussehen würde, bei näherer Betrachtung aber alles andere als defekt wäre: Es wären Defekte im Gefüge des Universums.

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie sagt die Existenz von Schwarzen Löchern voraus, die beim Kollaps riesiger Sterne entstehen. Aber dieselbe Theorie sagt voraus, dass ihre Zentren Singularitäten sind, also Punkte unendlicher Dichte. Da wir wissen, dass es im Universum tatsächlich keine unendlichen Dichten geben kann, werten wir dies als Zeichen dafür, dass Einsteins Theorie unvollständig ist. Aber nach fast einem Jahrhundert der Suche nach Erweiterungen haben wir noch keine bessere Theorie der Schwerkraft bestätigt.

Aber wir haben Kandidaten, einschließlich der Stringtheorie. In der Stringtheorie sind alle Teilchen des Universums tatsächlich mikroskopisch kleine vibrierende Saitenschleifen. Um die große Vielfalt an Teilchen und Kräften zu unterstützen, die wir im Universum beobachten, können diese Saiten nicht nur in unseren drei Raumdimensionen schwingen. Stattdessen muss es zusätzliche räumliche Dimensionen geben, die zu Mannigfaltigkeiten zusammengerollt sind, die so klein sind, dass sie der alltäglichen Aufmerksamkeit und dem Experimentieren entgehen.

Diese exotische Struktur in der Raumzeit gab einem Forscherteam die Werkzeuge, die sie brauchten, um eine neue Klasse von Objekten zu identifizieren, die sie ein topologisches Soliton nennen. In ihrer Analyse fanden sie heraus, dass diese topologischen Solitonen stabile Defekte in der Raumzeit selbst sind. Sie erfordern keine Materie oder andere Kräfte, um zu existieren – sie sind für das Raum-Zeit-Gefüge so natürlich wie Risse im Eis. Die Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht Körperliche Untersuchung D.

Die Forscher untersuchten diese Solitonen, indem sie das Verhalten von Licht untersuchten, das in ihrer Nähe passieren würde. Da es sich um Objekte mit extremer Raumzeit handelt, krümmen sie Raum und Zeit um sich herum, was sich auf den Weg des Lichts auswirkt. Für einen entfernten Beobachter würden diese Solitonen genau so erscheinen, wie wir das Auftreten von Schwarzen Löchern vorhersagen. Sie hätten Schatten, Lichtringe, die Werke. Bilder des Event Horizon Telescope und erkannte Gravitationswellensignaturen würden sich alle gleich verhalten.

Erst wenn man näher herankommt, erkennt man, dass es sich hier nicht um ein Schwarzes Loch handelt. Eines der Hauptmerkmale eines Schwarzen Lochs ist sein Ereignishorizont, eine imaginäre Oberfläche, der man, wenn man sie überqueren würde, nicht entkommen könnte. Topologische Solitonen weisen keine Ereignishorizonte auf, da sie keine Singularitäten sind. Sie könnten also im Prinzip zu einem Soliton gehen und es in der Hand halten, vorausgesetzt, Sie haben die Begegnung überlebt.

Diese topologischen Solitonen sind unglaublich hypothetische Objekte, basierend auf unserem Verständnis der Stringtheorie, die sich noch nicht als brauchbare Aktualisierung unseres Verständnisses der Physik erwiesen hat. Allerdings dienen diese exotischen Objekte als wichtige Teststudien. Wenn die Forscher einen wichtigen Beobachtungsunterschied zwischen topologischen Solitonen und traditionellen Schwarzen Löchern entdecken können, könnte dies den Weg ebnen, die Stringtheorie selbst zu testen.