Wissenschaftler:innen der LIGO-Virgo-KAGRA-Kollaboration haben eine fundamentale Vorhersage des Physikers Stephen Hawking mit bisher unerreichter Präzision bestätigt. Die Ergebnisse, die im Fachjournal Physical Review Letters veröffentlicht wurden, basieren auf der Analyse der lautesten jemals gemessenen Kollision zweier Schwarzer Löcher.

Das Ereignis mit der Kennung GW250114 wurde am 14. Januar 2025 von den beiden LIGO-Detektoren in Hanford, Washington, und Livingston, Louisiana, in den USA aufgezeichnet. Es markiert fast auf den Tag genau das zehnjährige Jubiläum der allerersten Messung von Gravitationswellen.

Die Besonderheit von GW250114 liegt in seiner außergewöhnlichen Stärke. Das Signal-Rausch-Verhältnis, ein Maß für die Klarheit einer Messung, erreichte einen Wert von 80. Zum Vergleich: Das erste, bereits als revolutionär geltende Signal aus dem Jahr 2015 wies einen Wert von 26 auf.

Dieser enorme Qualitätsgewinn ist das Resultat eines Jahrzehnts kontinuierlicher technischer Verbesserungen an den hochsensiblen Laser-Interferometern. Diese technologische Weiterentwicklung ermöglichte es den Forscher:innen nun, Theorien zu überprüfen, für die frühere Daten nicht präzise genug waren.

Im Zentrum der neuen Analyse steht der sogenannte Flächensatz (Area Theorem), den Stephen Hawking bereits 1971 formulierte. Er besagt, dass die Gesamtfläche der Ereignishorizonte von Schwarzen Löchern – also jener Grenze, ab der nichts mehr entkommen kann – niemals abnehmen kann.

Man kann sich das analog zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik vorstellen, wonach die Gesamtunordnung (Entropie) in einem geschlossenen System immer nur zunimmt. Bei der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher muss die Oberfläche des finalen, größeren Schwarzen Lochs also mindestens so groß sein wie die Summe der Oberflächen der beiden ursprünglichen. Genau das konnten die Wissenschaftler:innen jetzt mit hoher statistischer Sicherheit bestätigen.

Die präzise Vermessung der Kollision von GW250114 untermauert nicht nur Hawkings Theorie. Sie ist auch eine weitere eindrucksvolle Bestätigung von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie unter den extremsten denkbaren Bedingungen.

Die Daten zeigen, dass Schwarze Löcher erstaunlich einfache Objekte sind, die sich, wie von der Theorie vorhergesagt, vollständig durch ihre Masse und ihre Rotation beschreiben lassen. Alle komplexen Informationen der kollidierenden Objekte scheinen im finalen Zustand verloren zu gehen.

So bedeutsam die Bestätigung des Flächensatzes ist, eine der größten Fragen der modernen Physik beantwortet sie nicht. Die Theorie Schwarzer Löcher steht weiterhin im Widerspruch zur Quantenmechanik, insbesondere beim sogenannten Informationsparadoxon.

Dieses Paradoxon beschreibt das Problem, dass Informationen, die in ein Schwarzes Loch fallen, für immer verloren zu sein scheinen, was den Gesetzen der Quantenwelt widerspricht. Die aktuelle Messung operiert fest innerhalb der Leitplanken von Einsteins Theorie und kann diesen fundamentalen Konflikt nicht auflösen. Sie schärft aber das Bild jener Objekte, an denen sich dieser Konflikt am deutlichsten zeigt.