Hawking-Strahlung ohne Ereignishorizont? - wissenschaft.de
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Hawking-Strahlung ohne Ereignishorizont?

Nicht nur Schwarze Löcher senden Hawking-Strahlung aus, sondern möglicherweise auch in sich zusammenfallende Sterne. Die Ausbildung eines Ereignishorizonts war dabei nicht nötig. Dies ist das Ergebnis einer Studie einer Forschergruppe des Instituts für Astrophysik im spanischen Granada. Eine akustische Version der Hawking-Strahlung könnte daher einfacher als bisher angenommen in Experimenten auf der Erde beobachtetet werden.

Carlos Barcelo und seine Kollegen untersuchten in ihrer mathematischen Studie nicht die gekrümmte Raumzeit um ein Schwarzes Loch direkt mit den Einsteinschen Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie, sondern eine Analogie aus der Hydrodynamik ? den Fluss einer reibungsfreien Flüssigkeit durch eine dünne Röhre. Diese verengte sich nach unten hin, so dass die Strömungsgeschwindigkeit in Flussrichtung stetig zunahm.

Sobald die Strömungsgeschwindigkeit die Geschwindigkeit der Schallausbreitung in der Flüssigkeit übertrifft, sendet ein derartiges System Schallwellen stromaufwärts aus. Diese Wellen gleichen der Hawking-Strahlung, die ein Schwarzes Loch durch die Bildung von Elementarteilchen in der Umgebung seines Ereignishorizonts aussendet. Forscher waren sich dieser Analogie schon seit längerem bewusst.

Die spanische Gruppe hat nun allerdings herausgefunden, dass die immer schneller fließende Flüssigkeit schon der Hawking-Strahlung gleichende Schallwellen auszusenden beginnt, bevor die Schallgeschwindigkeit erreicht wird. Die Strömungsgeschwindigkeit muss sich dieser nur annähern, sie allerdings niemals erreichen.

Die Schallgeschwindigkeit entspricht in dieser Analogie der zur Ausbildung eines Ereignishorizonts nötigen Krümmung der Raumzeit. Barcelos Studie sagt daher voraus, dass kollabierende Sterne schon vor der Ausbildung eines Ereignishorizonts Hawking-Strahlung aussenden sollten.

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Interessanterweise könnte die akustische Analogie dieser Strahlung in einem Experiment mit einer Supraflüssigkeit (etwa tiefgekühltem Helium-3) auf der Erde beobachtet werden, ohne dass diese mit einer den Schall übertreffenden Geschwindigkeit strömen müsste. Da letzteres aufgrund der in dieser Geschwindigkeitsregion auftretenden Turbulenzen nur schwer zu erreichen ist – was Forscher bisher vor derartigen Experimenten zurückschrecken ließ -, könnte die neue Theorie daher eine neue Runde von Versuchen anspornen.

Carlow Barcelo et al.: Physical Review Letters, in press Stefan Maier
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