Sie erzeugten ein Schwarzes Loch, bestätigten Hawkings Vorhersage und beobachteten den Innenhorizont

Stephen Hawking sagte voraus, dass Schwarze Löcher Strahlung wie ein Schwarzer Körper aussenden. Diese Emission, Hawking-Emission genannt, ist über die Zeit konstant und ihre Temperatur wird durch die Schwerkraft bestimmt. Obwohl Hawkings Vorhersage bereits 50 Jahre alt ist, konnte die Temperatur der Strahlung bisher nicht durch Beobachtungen bestätigt werden. Sie wird wahrscheinlich extrem niedrig sein, auf der Nanokelvin-Skala oder weniger.

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Forscher am Fachbereich Physik des israelischen Technion Institute of Technology haben ein akustisches Schwarzes Loch geschaffen, das ein Analogon zu echten Schwarzen Löchern ist. Es ist ein System, aus dem Schallwellen nicht entweichen können.

In einer in Nature Physics veröffentlichten Arbeit wiesen die Forscher die Existenz der stationären Hawking-Strahlung eines solchen Lochs nach. Das Loch mit einem Durchmesser von 0,1 mm wurde aus 8000 Rubidiumatomen gebildet. Jede Messung zerstörte es, so dass die Wissenschaftler - um die Entwicklung ihres Schwarzen Lochs zu beobachten - es neu erschaffen, messen und wieder erschaffen mussten. Sie wiederholten das Experiment 97.000 Mal, was 124 Tagen an Beobachtungen und Messungen entsprach. Während dieser Zeit gelang es ihnen, 6 Momente spontaner Strahlung aufzuzeichnen und zu bestätigen, dass ihre Temperatur und Stärke konstant waren. Professor Jeff Steinhauer, der das Forschungsteam leitete, sagt, dass die Emission des sonischen Schwarzen Lochs aus Schallwellen besteht, nicht aus Lichtwellen. Rubidium-Atome bewegen sich schneller als die Schallgeschwindigkeit, so dass der Schall den Ereignishorizont nicht erreichen und dem Loch entkommen kann. Aber jenseits des Ereignishorizonts bewegen sich die Atome langsam, so dass sich auch der Schall frei bewegen kann.

Stellen Sie sich vor, dass Sie gegen den Strom schwimmen. Wenn sich die Strömung schneller bewegt als Sie, können Sie sich nicht vorwärts bewegen, sondern werden zurückgedrängt. Das passiert in einem Schwarzen Loch, erklärt der Wissenschaftler.

Hawking glaubte, dass die Strahlung von Schwarzen Löchern spontan sei. Steinhauer und sein Team hatten dies bereits in früheren Untersuchungen bestätigt. Nun wollten sie überprüfen, ob diese Strahlung auch konstant ist, sich also im Laufe der Zeit nicht verändert. Hawking-Strahlung besteht aus einem Photonenpaar. Einer von ihnen fällt in das schwarze Loch, der andere entkommt ihm. Also suchten Steinhauer und seine Kollegen nach ähnlichen Paaren von Schallwellen. Nachdem sie diese gefunden hatten, mussten sie noch feststellen, ob es einen Zusammenhang zwischen ihnen gab. Auf der Suche danach führten sie die bereits erwähnten 97.000 Wiederholungen des Experiments durch. Die von den Israelis erzielten Ergebnisse stehen im Einklang mit den Hawking-Vorhersagen. Alles deutet darauf hin, dass die Strahlung stationär ist. Natürlich handelt es sich um ein im Labor erzeugtes Schallschwarzes Loch, aber die Wissenschaftler glauben, dass weitere theoretische Arbeiten den Schluss zulassen werden, dass diese Ergebnisse auch auf Schwarze Löcher anwendbar sind. Wichtige Fragen ergeben sich aus unserer Studie, weil wir den gesamten Lebenszyklus des entsprechenden Schwarzen Lochs beobachtet haben, also gesehen haben, wie die Hawking-Strahlung entstanden ist. In der Zukunft könnte jemand unsere Ergebnisse mit dem vergleichen, was Theorien über die Vorgänge in Schwarzen Löchern sagen. Kommt die Hawking-Strahlung wirklich aus dem Nichts?