Stephen Hawkings Abschlussarbeit wurde gerade von seinen Kollegen im Pre-Print-Journal arXiv veröffentlicht. Das Team hatte die Forschung einige Tage vor Hawkings Tod im März abgeschlossen.
Es war das dritte in einer Reihe von Artikeln, die sich mit einem Konzept befassten, über das Hawking jahrzehntelang nachdachte: dem Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs. So geht's:
Schwarze Löcher sind extrem dichte, zeitlich-räumlich verzerrende Objekte, die sich bilden können, wenn Sterne kollidieren oder Riesensterne in sich zusammenfallen. Die klassische Physik legt nahe, dass einem Schwarzen Loch nichts entgehen kann, auch kein Licht. In den 1970er Jahren schlug Hawking jedoch vor, dass Schwarze Löcher eine Temperatur haben und langsam Quantenteilchen austreten könnten. Dieser "Hawking-Strahlungseffekt" bedeutet, dass das Schwarze Loch schließlich verdunstet und ein Vakuum zurückbleibt, das für jedes verdampfte Schwarze Loch gleich aussieht, unabhängig davon, was es während seiner Lebensdauer gegessen hat.
Diese Idee warf ein Problem auf: Während seines Lebens verschluckte das Schwarze Loch viele Informationen in Form von Himmelsobjekten, aber wohin gingen diese Informationen? Die Gesetze der Physik schreiben vor, dass keine Informationen verloren gehen dürfen: Wenn Informationen in der Vergangenheit vorhanden waren, sollten wir sie wiederherstellen können. Daher das Paradoxon.
Im Jahr 2016 schlugen Hawking und sein Team vor, dass Schwarze Löcher "weiche Haare" haben könnten, die aus Photonen (Lichtteilchen) oder Gravitonen (hypothetische Schwerkraftteilchen) bestehen, die zumindest einen Teil dieser Informationen speichern, berichtete Live Science zuvor. Diese weichen Haare umgeben den "Ereignishorizont" des Schwarzen Lochs - eine Grenze, über die nichts, nicht einmal Licht, entweichen kann.
In dem neuen Artikel fanden Hawking und sein Team einen Mechanismus, der auf noch nicht bewiesenen Annahmen beruht, um die Menge an Informationen zu zählen, die weiche Haare tragen können. "Es stimmte mit der berühmten Formel überein, die jetzt auf Stephens Grabstein geschrieben ist", sagte der leitende Autor Andrew Strominger in einer E-Mail gegenüber Live Science. Die Formel, auf die er sich bezieht, ist als "Hawking-Gleichung" bekannt und beschreibt, wie Schwarze Löcher Hawking-Strahlung emittieren.
Wenn ein Schwarzes Loch ein Objekt verschluckt, sollte sich seine Temperatur ändern, was bedeutet, dass sich auch seine Entropie - oder die Störung seiner Partikel - ändern muss (höhere Temperaturen bedeuten, dass sich Partikel schneller bewegen, was mehr Störung bedeutet). In der neuen Studie haben Hawking und seine Kollegen gezeigt, dass "weiches Haar" laut The Guardian tatsächlich die Entropie eines Schwarzen Lochs aufzeichnen kann.
Ein anderer Kollege von Hawking, Malcolm Perry, Professor für theoretische Physik an der Universität von Cambridge, sagte gegenüber The Guardian, dass der verstorbene Physiker das Endergebnis der Arbeit "kannte", bevor er starb, und dass Perry es ihm einige Tage lang erklärte vorher "produzierte er einfach ein enormes Lächeln."
Es ist noch viel unbekannt, wie diese weichen Haare Informationen speichern und ob sie alle oder nur einige der von schwarzen Löchern verschlungenen Informationen speichern.
"Das sind hervorragende Fortschritte, aber wir haben noch viel zu tun", sagte Strominger.
