Wenn wir in die Vergangenheit zurückgehen und in die Zukunft gehen, warum sind Schwarze Löcher Zeitmaschinen? Sind Zeitreisen wirklich möglich?

Schwarze Löcher sind Zeitmaschinen, aber sie bergen verborgene Gefahren.

Diese Videovisualisierung simuliert das Aussehen eines Schwarzen Lochs, in dem die durch die Schwerkraft eingefangene Materie zu einer dünnen, heißen Struktur, einer sogenannten Akkretionsscheibe, verklumpt. Die extrem starke Schwerkraft des Schwarzen Lochs verzerrt das von verschiedenen Bereichen der Akkretionsscheibe emittierte Licht und erzeugt so ein verzerrtes Erscheinungsbild. Das hier beschriebene Schwarze Loch kann als Zeitmaschine fungieren und es ermöglichen, in die Vergangenheit oder in die Zukunft zu reisen … aber es birgt versteckte Gefahren.

Bild über das Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman der NASA.

Sam Barron, Australian Catholic University

Man kann sagen, dass Schwarze Löcher natürliche Zeitmaschinen sind und wir sie nutzen können, um in die Vergangenheit oder die Zukunft zu reisen. Erwarten Sie jedoch nicht, dass Sie in naher Zukunft in die Vergangenheit reisen und Dinosaurier sehen werden. Derzeit haben wir noch kein Raumschiff gebaut, das sich einem Schwarzen Loch nähern kann. Doch selbst wenn man dieses kleine Detail außer Acht lässt, wäre der Versuch, mithilfe eines Schwarzen Lochs in die Vergangenheit zu reisen, wahrscheinlich das Letzte, was Sie jemals tun würden.

Was ist ein Schwarzes Loch?

Schwarze Löcher sind extrem massereich und entstehen normalerweise durch den Kollaps sterbender Sterne. Schwarze Löcher sind wie Planeten und Sterne von Gravitationsfeldern umgeben. Das Gravitationsfeld ist der Grund, warum wir an der Erde „festkleben“ und warum die Erde die Sonne umkreist.

Als Faustregel gilt: Je massereicher ein Objekt ist, desto stärker ist sein Gravitationsfeld. Es ist das Gravitationsfeld der Erde, das es uns extrem schwer macht, in den Weltraum zu reisen. Deshalb bauen wir Raketen: Nur mit extremer Geschwindigkeit können wir die Schwerkraft der Erde durchbrechen. Das Gravitationsfeld eines Schwarzen Lochs ist so stark, dass nicht einmal Licht entkommen kann. Es ist vielleicht schwer zu glauben, aber die Lichtgeschwindigkeit ist die höchste der Wissenschaft bekannte Geschwindigkeit!

Dies ist übrigens der Grund, warum Schwarze Löcher „schwarz“ sind: Wir können nicht mit einer Taschenlampe durch ein Schwarzes Loch leuchten, so wie wir im Dunkeln mit einer Taschenlampe durch einen Baum leuchten können.

Erweiterung des Raumes

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie besagt, dass Materie und Energie einen besonderen Einfluss auf das Universum haben: Sie können den Raum krümmen und dehnen. Je massereicher ein Objekt ist, desto stärker dehnt und krümmt es den Raum um sich herum.

Ein massives Objekt erzeugt im Weltraum eine Art talartiges „Gelände“. Wenn sich Objekte nähern, fallen sie in dieses Tal. Wenn Sie also einem massereichen Objekt, beispielsweise einem schwarzen Loch, nahe genug kommen, fallen Sie hinein. Das ist auch der Grund, warum Licht einem schwarzen Loch nicht entkommen kann: Die Seiten des Tals sind zu steil und das Licht ist nicht schnell genug, um herauszusteigen.

Wenn Sie sich einem Schwarzen Loch aus der Ferne nähern, wird das von dem Schwarzen Loch gebildete Tal immer steiler. Der Punkt, an dem das Tal so steil wird, dass kein Licht entweichen kann, ist der Ereignishorizont. Ereignishorizonte sind nicht nur für potenzielle Zeitreisende in der Zukunft interessant, sondern auch für Philosophen, da ihre Existenz unser Verständnis der Natur der Zeit beeinflusst.

Schwarze Löcher verzerren die Zeit

Wenn der Raum gedehnt wird, wird auch die Zeit gedehnt. Eine Uhr in der Nähe eines massiven Objekts tickt langsamer, als wenn sie sich in der Nähe eines Objekts mit wesentlich geringerer Masse befände. Das heißt, Uhren in der Nähe eines Schwarzen Lochs gehen viel langsamer als Uhren auf der Erde. Ein Jahr in der Nähe eines Schwarzen Lochs könnte also 80 Jahre auf der Erde bedeuten, genau wie Sie es vielleicht im Film Interstellar gesehen haben.

Auf diese Weise können wir schwarze Löcher nutzen, um in die Zukunft zu reisen. Wenn Sie die Zukunft der Erde erreichen möchten, müssen Sie lediglich in die Nähe eines Schwarzen Lochs fliegen und dann zur Erde zurückkehren. Wenn Sie nahe genug an das Zentrum eines Schwarzen Lochs herankommen, vergeht die Zeit für Sie langsamer, aber solange Sie den Ereignishorizont nicht überschreiten, sollten Sie in der Lage sein, dem Schwarzen Loch zu entkommen und zur Erde zurückzukehren.

Der Kreislauf der Zeit

Wie war also die Vergangenheit? Hier wird es wirklich interessant. Ein Schwarzes Loch verzerrt die Zeit so stark, dass es zum Ausgangspunkt zurückkehren kann.

Stellen Sie sich vor, Sie verbinden die beiden Enden eines Blattes Papier, um einen Kreis zu bilden. Dies könnte die Wirkung schwarzer Löcher auf die Zeit sein. So entstand eine natürliche Zeitmaschine. Wenn Sie irgendwie in diese Schleife eintreten könnten, die Physiker als geschlossene Zeitkurve bezeichnen, würden Sie sich auf einer Flugbahn durch den Raum befinden, die in der Zukunft beginnt und in der Vergangenheit endet.

In diesem Zyklus werden Sie auch feststellen, dass Ursache und Wirkung von Ereignissen schwer zu entwirren sind. Dinge in der Vergangenheit führen dazu, dass Dinge in der Zukunft passieren, und Ihre Reisen in der Zukunft führen dazu, dass Dinge in der Vergangenheit passieren.

Versteckte Gefahren

Sie haben also ein schwarzes Loch entdeckt und möchten mit Ihrem zuverlässigen Raumschiff in die Nähe dieses Lochs gelangen und in der Zeit zurückreisen, um die Dinosaurier zu besuchen. Das klingt nach viel Glück.

Allerdings gibt es dabei drei Probleme. Zunächst ist das Beste, was Sie tun können, in die Vergangenheit eines Schwarzen Lochs zu reisen. Das heißt, wenn das Schwarze Loch nach dem Aussterben der Dinosaurier entstanden ist, kann man nicht weit genug in der Zeit zurückgehen.

Zweitens müssten Sie höchstwahrscheinlich den Ereignishorizont überschreiten, um in die Zeitschleife einzutreten. Dies bedeutet, dass Sie den Ereignishorizont verlassen müssen, um zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Vergangenheit aus der Schleife auszusteigen. Um den Ereignishorizont zu verlassen, müsste man allerdings schneller als mit Lichtgeschwindigkeit reisen, was unserer Meinung nach ziemlich unmöglich ist.

Und schließlich, und das ist vielleicht das Schlimmste, werden Sie und Ihr Schiff eine „Spaghettisierung“ erleben. Klingt köstlich, oder? Leider ist das keine gute Sache. Wenn Sie den Ereignishorizont überqueren, werden Sie wie eine Nudel auseinandergerissen. Tatsächlich könnten Sie so weit gedehnt werden, dass Sie nur noch eine Kette von Atomen wären, die spiralförmig durch die Leere kreisen.

Auch wenn es Spaß macht, über die zeitverzerrenden Eigenschaften von Schwarzen Löchern nachzudenken, werden Reisen in die Vergangenheit und Besuche bei Dinosauriern auf absehbare Zeit eine Fantasie bleiben müssen.

Sam Barron ist außerordentlicher Professor für Wissenschaftsphilosophie an der Australian Catholic University.

Grundlegendes Argument: Schwarze Löcher sind Zeitmaschinen, die in die Zukunft und die Vergangenheit reisen können. Aber so einfach ist es nicht.

VON: EarthSky Voicesand

FY: Regen auf dem Xiao

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