Beständigkeit schwarzer Löcher: Mathematiker sorgen für „Meilenstein“
Im Jahr 1963 fand der Mathematiker Roy Kerr eine Lösung für die einsteinschen Feldgleichungen. Die sogenannte Kerr-Metrik beschreibt die Raumzeit und damit auch das Gravitationsfeld von ungeladenen und rotierenden schwarzen Löchern. In den knapp sechs Jahrzehnten seitdem haben Forscher versucht, zu zeigen, dass diese sogenannten schwarzen Kerr-Löcher beständig sind.
Nun scheint das gelungen zu sein.
Jahrelange Arbeit, wertvolle Erkenntnis
In einem 912-seitigen Artikel haben Jeremie Szeftel, Mathematiker an der Universität Sorbonne, Elena Giorgi von der Columbia University und Sergiu Klainerman von der Princeton University bewiesen, dass langsam rotierende schwarze Kerr-Löcher tatsächlich stabil sind.
Wie wertvoll diese Erkenntnis, an der jahrelang gearbeitet wurde, ist, machte Thibault Damour, Physiker am Institute of Advanced Scientific Studium in Frankreich, deutlich: Die gegenteilige Situation – eine mathematische Instabilität – „hätte theoretische Physiker vor ein großes Rätsel gestellt und die Notwendigkeit nahegelegt, Einsteins Gravitationstheorie auf einer grundlegenden Ebene zu modifizieren“, sagte er dem Quanta Magazine.
Ergebnis sei mathematischer „Meilenstein“
Das Ergebnis stelle einen „Meilenstein in der mathematischen Entwicklung der Allgemeinen Relativitätstheorie dar“, sagte Demetrios Christodoulou, Mathematiker an der Technischen Hochschule Zürich. Shing-Tung Yau, ein emeritierter Professor an der Harvard University, nannte den Beweis „den ersten großen Durchbruch“ auf dem Gebiet der Allgemeinen Relativitätstheorie seit den frühen Neunzigerjahren.
Ein Grund, warum diese Frage so lange unbeantwortet geblieben war, liegt darin, dass die meisten Lösungen für Einsteins Gleichungen, auch jene von Kerr, für sich nicht verändernde schwarze Löcher galten. Das seien aber nicht die schwarzen Löcher, „die wir in der Natur sehen“, erklärte Giorgi. Um die Beständigkeit zu beurteilen, mussten sie und ihre Forscherkollegen die schwarzen Löcher geringfügigen Störungen aussetzen, um zu sehen, was dann passiert.
Noch lange nicht alle Fragen geklärt
Das half ihnen, nachzuweisen, dass auch schnell rotierende schwarze Löcher stabil sind. Shing-Tung Yau merkte an, dass der Forschungsartikel noch keinem Peer-Review unterzogen wurde, nannte ihn aber sowohl „vollständig als auch aufregend“.
Alle Fragen rund um Kerrs Theorie sind damit aber noch lange nicht beantwortet. Laut dem Quanta Magazine, einer redaktionell unabhängigen Online-Publikation der Simons Foundation zu Entwicklungen in Physik, Mathematik, Biologie und Informatik, wird sie die Aufmerksamkeit der Mathematiker „für Jahre, wenn nicht Jahrzehnte, auf sich zu ziehen“.
