Schwarze Löcher Letzte Arbeit von Stephen Hawking veröffentlicht

Eigentlich war die letzte wissenschaftliche Arbeit von Stephen Hawking bereits im Mai erschienen. Doch nun ist eine weitere Studie mit dem Superstar als Autor aufgetaucht - erstellt kurz vor dessen Tod.

Stephen Hawking im November 2017
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Stephen Hawking im November 2017


Sie wurde zunächst als die letzte wissenschaftliche Arbeit von Stephen Hawking bezeichnet: Rund sieben Wochen nach dem Tod des berühmten Astrophysikers ist im Mai 2018 im "Journal of High Energy Physics" eine Abhandlung über die Urknalltheorie erschienen - mit Hawking als Erstautor.

Als sie bei der Fachzeitschrift eingereicht wurde, war Hawking noch am Leben. Es handelt sich also wohl tatsächlich um die letzte Arbeit, die der Physiker zu Lebzeiten bei einem wissenschaftlichen Journal abgegeben hat. Wie sich nun herausstellt, war es aber nicht die letzte Arbeit, in der Hawkings Name als Autor auftaucht.

Am Dienstag wurde eine weitere Studie herausgegeben, in der Hawking als Zweitautor genannt wird. "Stephen Hawkings letzte wissenschaftliche Arbeit veröffentlicht", titelt der Guardian. Eingereicht hatten die Studie drei Physiker, mit denen Hawking vor seinem Tod zusammengearbeitet hatte. Ob weitere seiner Kollegen Arbeiten in der Schublade haben, an denen Hawking mitgewirkt hat, lässt sich nicht sagen.

"Er kannte unser Ergebnis"

Hawking war am 14. März im Alter von 76 Jahren in Cambridge gestorben. Er gilt als einer der bedeutendsten Physiker unserer Zeit. In dem nun veröffentlichten Papier mit dem Titel "Black Hole Entropie and Soft Hair" geht es um die Frage, was mit den enthaltenen Informationen passiert, wenn Objekte in Schwarze Löcher fallen. Astrophysiker sprechen vom Informationsparadoxon.

Fertigstellt wurde die Arbeit in den letzten Tagen vor Hawkings Tod im März 2018. Sasha Haco und Malcolm Perry von der Cambridge University sowie Andrew Strominger von der Harvard University stellten die Erkenntnisse schließlich zusammen und veröffentlichten sie online.

Basis waren Arbeiten von Albert Einstein

Perry habe Hawking wenige Tage vor dessen Tod in Harvard getroffen, erzählt er im "Guardian". Ihm sei nicht klar gewesen, wie schlecht es Hawking damals bereits ging. "Er kannte unser Ergebnis", sagte Perry. Hawking habe breit gegrinst, als er davon hörte.

Hawking faszinierte das Informationsparadoxon über Jahrzehnte. Ausgangspunkt seiner Forschung waren Arbeiten von Albert Einstein aus dem Jahr 1915. Einstein war überzeugt, man könne Schwarze Löcher allein anhand ihrer Masse, ihrer Ladung und ihres Drehimpulses beschreiben. Hawking postulierte später, dass Schwarze Löcher auch eine Temperatur hätten.

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Stephen Hawking: Leben eines schwerkranken Genies

Daraus ergibt sich allerdings ein Problem: Wenn Schwarze Löcher eine Temperatur haben, geben sie Wärme in den Weltraum ab und verdampfen letztlich vollständig, argumentierte Hawking. Nichts bleibe von ihnen übrig. Gleichzeitig gilt in der Physik die Regel, dass Information nie verloren geht. Nur wo geht sie hin, wenn ein Schwarzes Loch verschwindet - und mit ihm all die Objekte, die es je eingesaugt hat?

Je wärmer, desto größer das Chaos

In der neuen Veröffentlichung wollen Hawking und Kollegen nun gezeigt haben, wie zumindest ein Teil der Information erhalten bleibt. Wenn ein Objekt in einem Schwarzen Loch verschwindet, erhöht das demnach nicht nur dessen Temperatur, sondern auch dessen Grad der Unordnung, die sogenannte Entropie.

Die Physiker erklären, dass sich diese Entropie möglicherweise mithilfe von Lichtteilchen, sogenannten Photonen, erfassen lässt. Diese Photonen umkreisen demnach den sogenannten Ereignishorizont des Schwarzen Lochs - also den Punkt, an dem sich Licht der Gravitation nicht entziehen kann. Die Arbeit zeige, dass sich die Entropie mithilfe dieser Photonen darstellen lasse, so Perry.

Das Informationsparadoxon ist damit freilich nicht gelöst. Man wisse beispielsweise nicht, ob die Entropie alles widerspiegele, was in einem Schwarzen Loch landen könne, so Perry. Diese Frage müssten Astrophysiker nun leider ohne die Hilfe von Stephen Hawking beantworten.

Im Video: Eine Zeitreise ins Universum - Schwarze Löcher

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jme

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Seite 1
Layer_8 11.10.2018
1. Temperatur
"Wenn ein Objekt in einem Schwarzen Loch verschwindet, erhöht das demnach nicht nur dessen Temperatur, sondern auch dessen Grad der Unordnung, die sogenannte Entropie." Das lustige bei schwarzen Löchern ist jedoch, dass wenn Materie reinfällt die Gesamtmasse sich erhöht und deren Temperatur entsprechend abnimmt. Erst wenn nichts mehr reinfallen kann, wenn also die kosmische Hintergrundstrahlung sich in ferner Zukunft soweit abgekühlt hat, dass schwarze Löcher effektiv Hawking Strahlung emittieren können, dann fangen diese an zu zerfallen. Und je kleiner deren Masse dabei wird, desto heißer werden sie. Ein Runaway-Prozess, welcher schließlich mit einer Lichtexplosion ihr Ende findet. Das kann dann alles bis zu 10^100 Jahre dauern. Je nach Größe der schwarzen Löcher.
chronoc 11.10.2018
2.
Ich behaupte nicht, dass ich Hawkings Arbeiten auch nur ansatzweise verstehe und ich behaupte daher auch nicht, dass ich den Wert seines Schaffens einschätzen kann. Was dieser Mann aber für mich getan hat, ist die Erkenntnis gewinnen zu können, dass den menschlichen Geist nichts aufhalten kann. Sein körperliches Gefängnis hat er zu einer Trutzburg der Intelligenz und der Erkenntnis gemacht.
mimas101 11.10.2018
3. Hmm
Ist das wirklich ein Verdampfen mit der Folge das vom Schwarzen Loch nicht mehr übrig bleibt? Ich habe da etwas Zweifel weil ein Schwarzes Loch ja nicht nur aus einem Energieklumpen besteht der sich langsam auflöst Oder nicht eher ein Auskühlen (mittels Strahlungsfreigabe) mit der Folge das an der Stelle des Schwarzen Lochs ein Materieklumpen verbleibt der zu nix mehr Nütze ist (na ja, vielleicht taugt er dann noch als Türstopper) und so um die 0 Grad K aufweist?
fifty-fifty 11.10.2018
4. Können Objekte in schwarze Löcher fallen?
Was mit Objekten passiert, die in schwarze Löcher fallen? Ich frage mich, wie das passieren können soll. Objekte unterliegen in der Nähe des Ereignishorizonts schwarzer Löcher einer immensen gravitativen Zeitdilatation. Das heißt sogar, dass nach unserer Zeitrechnung die Objekte den Ereignishorizont nie erreichen können. Dadurch können auch die Informationen niemals verloren gehen.
Layer_8 11.10.2018
5.
Zitat von fifty-fiftyWas mit Objekten passiert, die in schwarze Löcher fallen? Ich frage mich, wie das passieren können soll. Objekte unterliegen in der Nähe des Ereignishorizonts schwarzer Löcher einer immensen gravitativen Zeitdilatation. Das heißt sogar, dass nach unserer Zeitrechnung die Objekte den Ereignishorizont nie erreichen können. Dadurch können auch die Informationen niemals verloren gehen.
Nach Bekenstein-Hawking geht keine Information verloren und sammelt sich asymptotisch (Zeitdilatation) am Ereignishorizont ("Oberfläche" des schwarzen Loches) an. Dabei wächst dessen Oberfläche linear mit deren Entropie. Soweit haben Sie recht. Andererseits zeigte Hawking, dass schwarze Löcher rein thermisch strahlen, die Strahlung also keine Information beinhaltet. Am Schluss ist kein Ereignishorizont mehr da und die Frage stellt sich, wo dann die Information geblieben ist. Die ganze Problematik, die ganze allgemeine Relativitätstheorie, scheint eng verwoben mit der Thermodynamik zu sein, wobei Temperatur und die Schwerkraft am Ereignishorizont äquivalente Größen zu sein scheinen. Ebenso äquivalent die Entropie und der Oberflächeninhalt des Ereignishorizonts.
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