Wir beginnen gerade erst das Weltall und all seine Geheimnisse zu lüften und zu verstehen. Zu den Errungenschaften des menschlichen Forschungsdrangs zählen auch Schwarze Löcher und ihre einzigartige Physik. Das erste dieser gravitationsreichen Objekte wurde im Jahr 1971 aufgespürt. Doch eine neue Simulation lässt Forschende zu dem Schluss kommen, dass wir diesen und weitere Funde womöglich nochmal prüfen sollten.

Schwarze Löcher oder neue Sternenklasse?

Das Forschungsteam um den Physiker Pierre Heidmann hat eine Studie aufgesetzt, in der sie eine bisher einzigartige Simulation präsentieren. Dort haben sie mit Grundlage der String-Theorie, vereinfacht gesagt einer alternativen Form der klassischen Physik, ein Objekt ähnlich zu einem Schwarzen Loch geschaffen. Jedoch war es keins.

„Wir waren sehr überrascht“, zitiert Der Standard den Erstautoren der Studie. „Das Objekt sieht aus wie ein Schwarzes Loch, aber aus seinem dunklen Fleck kommt Licht.“ Anstelle eines Schwarzen Lochs haben die Forschenden hier eine „topologische Soliton“ kreiert – und damit einen gänzlich neuen Sternentypen.

Ganz anderes Innenleben

Nichtsdestotrotz ist die topologische Soliton auf dem ersten Blick leicht mit einem Schwarzen Loch zu verwechseln wie die Simulation von Heidmann und Kollegen beweist. Genau genommen mussten hierfür sogar drei Solitionen kombiniert werden, um das Zwillingsobjekt zu erschaffen. Genauso wie ein Schwarzes Loch bildet es sogar einen Photonenring am Rand des Ereignishorizonts. Doch entfernt man sich von Äußerlichkeiten und dring ins Innere hervor, treten die Unterschiede zu Tage.

Denn tatsächlich würde das Licht bei einer topologischen Solitonen nach einigen Umwegen auch wieder am anderen Ende herauskommen. Bei den uns bisher bekannten Objekten ist dem nicht so. Zumindest haben wir etwas derartiges noch nicht gesehen. Die Simulation und dazugehörige Studie demonstrieren auch, dass die Entstehung der topologischen Solitonen nur mithilfe der String-Theorie möglich ist.

Fünfte Dimension benötigt

Voraussetzung für topologische Solitonen anstelle von Schwarzen Löchern ist die Existenz einer unsichtbaren fünften Ebene (neben drei Raum- und einer Zeitdimension). Doch selbst in diesem Fall könnten Forschende erst aus nächster Nähe bestimmen, um welches der beiden Objekte es sich letztendlich handelt.

Das lässt ebenfalls die Vermutung entstehen, dass wir bereits jetzt nicht zwischen Schwarzen Löchern und dem besonderen, leuchtenden Sternentyp unterscheiden können. Immerhin sehen wir die Objekte lediglich mit unseren limitierten Instrumenten aus weiter Ferne.

Quelle: Der Standard, „Imaging topological solitons: The microstructure behind the shadow“ (Physical Review D, März 2023)

Seit dem 24. Februar 2022 herrscht Krieg in der Ukraine. Hier kannst du den Betroffenen helfen.