Grenzen für Theorien schwarzer Löcher
Genaue Analyse der vom EHT gelieferten Daten des Galaxienzentrums von Messier 87.
Schwarze Löcher lassen sich durch ihre Masse, ihren Spin und eine Vielzahl möglicher Ladungen beschreiben, die in unterschiedlichen Theorien auftreten. Denn neben einer Beschreibung nach der allgemeinen Relativitätstheorie lassen sich schwarze Löcher mit Theorien beschreiben, die sich aus der String-Theorie herleiten. Diese Art von Theorien nimmt ein zusätzliches skalares Feld an, das bei schwarzen Löchern zu beobachtbaren Veränderungen in ihrer Größe wie auch der Krümmung des Raums in ihrer Umgebung führt.
Prashant Kocherlakota und Luciano Rezzolla von der Uni Frankfurt haben jetzt erstmals überprüft, wie die verschiedenen Theorien zu den Beobachtungsdaten des schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie Messier 87 passen. Das Bild von M87*, das 2019 vom weltumspannenden Event Horizon Telescope gemacht wurde, war nach der Messung von Gravitationswellen 2015 der erste experimentelle Beweis für die tatsächliche Existenz von schwarzen Löchern.
Das Ergebnis der Analyse: Die Daten von M87* stimmen vollständig überein mit den auf Einstein basierenden Theorien und zu einem gewissen Teil mit den stringbasierten Theorien. „Durch die von der EHT-Kollaboration aufgezeichneten Daten können wir nun verschiedene Theorien zu schwarzen Löchern testen“, erklärt Kocherlakota. „Derzeit können wir noch keine der Theorien zur Beschreibung des Schattens von M87* verwerfen, aber mit unseren Berechnungen schränken wir den Gültigkeitsraum der Modelle von schwarzen Löchern ein.“
„Die Idee eines schwarzen Lochs ist für uns theoretische Physiker gleichzeitig eine Quelle von Problemen und der Inspiration“, betont Rezzolla. „Während wir immer noch mit einigen der Konsequenzen von schwarzen Löchern kämpfen wie zum Beispiel den Phänomenen Ereignishorizont oder Singularität, freuen wir uns, wenn wir Lösungen zur Beschreibung von schwarzen Löchern in immer weiteren Theorien finden. Ergebnisse wie die jetzt von uns vorgestellten sind daher wichtig, um zu bestimmen, welche Theorien plausibel sind und welche nicht. Neue Beobachtungen schwarzer Löcher werden unsere ersten Eingrenzungen der Theorien weiter präzisieren.“
GUF / RK
Weitere Infos
- Originalveröffentlichung
P. Kocherlakota et al.: Constraints on black-hole charges with the 2017 EHT observations of M87*, Phys. Rev. D 103, 104047 (2021); DOI: 10.1103/PhysRevD.103.104047 - Institut für theoretische Physik, Goethe-Universität Frankfurt
- Event Horizon Telescope Collaboration
