Wenn Informationen einmal in ein „schwarzes Loch“ fallen, lösen sie sich dann wirklich in Luft auf?

Das Massachusetts Institute of Technology berichtete am 29. Januar, dass Astronomen 18 schwarze Löcher entdeckt hätten, die nahe Sterne verschlingen, und 18 neue Gezeitenkräfte-Ereignisse bestätigt hätten. Bei einem Gezeitenzerstörungsereignis handelt es sich um ein extremes Ereignis, bei dem ein nahegelegener Stern durch die Gezeitenkräfte in ein Schwarzes Loch gezogen und auseinandergerissen wird. Diese Erkenntnisse bestätigen, dass sich die Zahl der bekannten Gezeitenstörungsereignisse im nahen Universum verdoppelt hat. Und erst kürzlich haben Astronomen aus Italien und Spanien möglicherweise die der Erde am nächsten gelegenen Schwarzen Löcher entdeckt, die in der Nähe des Hyaden-Sternhaufens lauern, nur 150 Lichtjahre von der Sonne entfernt. Diese Schwarzen Löcher könnten vor Millionen von Jahren aus dichten Sternhaufen ausgestoßen worden sein und dann allein durch die Galaxie gewandert sein.

Schwarze Löcher gehören zu den geheimnisvollsten Himmelskörpern im Universum und ihre Eigenschaften und die Erhaltung ihrer Informationen stehen seit jeher im Mittelpunkt der Debatten unter Wissenschaftlern. In den letzten Jahren wurde der Nobelpreis für Physik viermal an Wissenschaftler verliehen, die mit der Astrophysik in Zusammenhang stehen.

Der Nobelpreis für Physik 2020 wurde an drei Wissenschaftler verliehen. Der britische Wissenschaftler Roger Penrose erhielt den Preis für den Beweis, dass Schwarze Löcher eine direkte Folge von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie sind. Der deutsche Wissenschaftler Reinhard Genzel und die amerikanische Wissenschaftlerin Andrea Ghez erhielten den Preis für die Entdeckung supermassiver Objekte im Zentrum der Milchstraße. Unter anderem wird die Auszeichnung von Roger Penrose allgemein als Hommage an seinen langjährigen Partner, den verstorbenen Physiker Stephen Hawking, gesehen, da Hawking wichtige Beiträge zur theoretischen Vorhersage der Entstehung Schwarzer Löcher leistete.

Nachdem Hawking zwei Jahre lang untersucht hatte, ob Schwarze Löcher eine Temperatur haben, schlug er schließlich die Hawking-Strahlung vor, d. h., Schwarze Löcher haben eine Temperatur und geben Wärmestrahlung ab. Dies wirft jedoch auch ein Problem auf: Wenn ein Schwarzes Loch Wärmestrahlung aussendet, kann es vollständig verdampfen. Verschwinden dann alle Informationen über die Materie, die es verschluckt hat, für immer? Diese Frage hat einen Streit darüber ausgelöst, ob Informationen erhalten bleiben.

Tief im Universum existiert ein geheimnisvoller und mächtiger Himmelskörper, dessen Schwerkraft so stark ist, dass nicht einmal Licht entkommen kann. Das ist ein schwarzes Loch. Die Entstehung Schwarzer Löcher hat ihren Ursprung in der Entwicklung der Sterne. Wenn einem Stern der Kernbrennstoff ausgeht, kann es zu einem heftigen Gravitationskollaps kommen. Das Ergebnis dieses Prozesses kann eine Supernova-Explosion oder die Bildung eines Schwarzen Lochs sein. Ein Schwarzes Loch ist ein extrem kompakter Himmelskörper mit einem so starken Gravitationsfeld, dass nichts in seiner Umgebung, einschließlich Licht, entkommen kann.

Ein Schwarzes Loch hat eine bestimmte Grenze, den sogenannten Ereignishorizont, und Objekte, die diese Grenze überschreiten, können der Anziehungskraft des Schwarzen Lochs nicht entkommen. Im Inneren eines Schwarzen Lochs gibt es einen Punkt, eine sogenannte Singularität, deren Dichte unendlich ist und sich durch die Gesetze der Physik nicht erklären lässt. Dies führt zu vielen Spekulationen und Verwirrungen über die Eigenschaften im Inneren des Schwarzen Lochs.

Die Informationserhaltung ist ein wichtiges Grundprinzip der Physik. Es besagt, dass die Informationen einer Materie nicht dauerhaft verloren gehen oder zerstört werden können. Wenn jedoch Materie in ein Schwarzes Loch eintritt, gehen offenbar alle Informationen darüber verloren. Dies hat unter Wissenschaftlern eine Kontroverse darüber ausgelöst, ob Schwarze Löcher gegen das Gesetz der Informationserhaltung verstoßen.

Das erste Foto des supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße wurde im Mai 2022 veröffentlicht. (Quelle: Nachrichtenagentur Xinhua)

Im Jahr 1974 schlug Hawking eine Theorie über die Strahlung Schwarzer Löcher vor, die sogenannte Hawking-Strahlung. Dieser Theorie zufolge sind Schwarze Löcher nicht völlig dunkel, sondern geben eine schwache Strahlung ab, was bedeutet, dass Schwarze Löcher allmählich an Masse verlieren und schließlich verdampfen. Die Hawking-Strahlung bietet eine mögliche Erklärung für das Problem der Informationserhaltung, doch die Wissenschaftler erforschen ihre Echtheit noch immer.

Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie und der eingehenden Forschung zu Schwarzen Löchern sind nach und nach einige neue Theorien entstanden, die versuchen, das Problem der Informationserhaltung zu lösen. Die Quantengravitationstheorie, die Stringtheorie usw. haben uns neue Ideen geliefert, und diese Theorien versuchen, die Merkwürdigkeiten im Inneren des Schwarzen Lochs auf Quantenebene aufzudecken und herauszufinden, ob im Schwarzen Loch wirklich dauerhaft Informationen verloren gehen.

Obwohl die Forschung immer intensiver wird, haben wir mehr über Schwarze Löcher gelernt und einige Durchbrüche bei der Frage der Informationserhaltung erzielt. Allerdings handelt es sich hierbei immer noch um ein komplexes und tiefgreifendes Gebiet, und zukünftige Forschungen werden unser Verständnis von Schwarzen Löchern und dem Universum selbst weiter voranbringen. In diesem „Kampf um die Informationserhaltung“ arbeiten Wissenschaftler hart daran, die Wahrheit über dieses faszinierende Mysterium des Universums aufzudecken.

(Der Autor ist ein Science-Fiction-Autor)