Woher das Licht kommt
Das Vakuum ist in der Physik nicht leer: In ihm entstehen ständig Teilchenpaare und verschwinden sofort wieder. Normalerweise vernichten sie sich augenblicklich gegenseitig, sodass nichts nach außen dringt.
Am Rand eines Schwarzen Lochs gerät dieses Gleichgewicht aus dem Lot. Ein Teilchen des Paares kann nach innen fallen, während das andere draußen bleibt und davonfliegt. Von außen sieht das wie ein schwaches Leuchten des Randes selbst aus.
Die Energie für das entkommende Teilchen kommt aus dem Schwarzen Loch selbst, deshalb verliert es nach und nach Masse. Dieses Bild ist vereinfacht, vermittelt aber den Kern: Die Strahlung entzieht dem Schwarzen Loch Energie.
Wie langsam ist das?
Die erste Kachel erklärt den wichtigsten Punkt. Je größer das Schwarze Loch, desto kälter ist es; stellare und erst recht supermassereiche Schwarze Löcher sind kälter als der umgebende Kosmos und nehmen deshalb mehr auf, als sie abstrahlen.
Sie können erst in ferner Zukunft verdampfen, wenn das Universum stärker abgekühlt ist als sie selbst. Kleine Schwarze Löcher würden schnell und hell verdampfen, aber bisher wurde kein solches entdeckt.
Aus dieser Vorhersage entstand eine ungelöste Frage nach dem Schicksal von Informationen. Wenn ein Schwarzes Loch verdampft, die austretende Strahlung aber unabhängig davon, was hineingefallen ist, immer gleich bleibt, dann verschwinden die Informationen über das Eingefallene - und das lässt die Physik nicht zu. Der Streit dauert seit einem halben Jahrhundert an.
Die Vorhersage wird indirekt überprüft. Forschende bauen Laborsysteme mit ähnlicher Mathematik - etwa Flüssigkeitsströmungen, Schallwellen und optische Medien - und beobachten darin eine ähnliche Strahlung; sie ist nicht dasselbe, stützt aber die Berechnung.
Die Bedeutung des Ergebnisses liegt woanders. Es brachte drei Bereiche zusammen, die sich zuvor kaum überschnitten hatten: Gravitation, Quantenphysik und Thermodynamik - und gilt bis heute als einer der wichtigsten Hinweise auf ihre Vereinigung.
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Quellen
- Die 1974 vorhergesagte Wärmestrahlung des Horizonts eines Schwarzen Lochs ist umgekehrt proportional zu seiner Masse
- bei Schwarzen Löchern mit Sternmasse und bei supermassereichen Schwarzen Löchern liegt die Temperatur unter der Temperatur der kosmischen Hintergrundstrahlung. Die Strahlung wurde nicht direkt beobachtet
- das damit verbundene Informationsparadoxon ist weiterhin ungelöst