Schwarze Löcher bilden natürliche Zeitmaschinen, die Reisen sowohl in die Vergangenheit als auch in die Zukunft ermöglichen. Aber erwarten Sie nicht, bald wieder zu den Dinosauriern zurückzukehren.
Derzeit haben wir kein Raumschiff, das uns in die Nähe eines Schwarzen Lochs bringen könnte. Aber selbst wenn man dieses kleine Detail beiseite lässt, könnte der Versuch, mit einem Schwarzen Loch in die Vergangenheit zu reisen, das Letzte sein, was Sie jemals tun.
Was sind Schwarze Löcher?
Ein Schwarzes Loch ist ein extrem massives Objekt, das normalerweise entsteht, wenn ein sterbender Stern in sich zusammenbricht.
Wie Planeten und Sterne haben Schwarze Löcher Gravitationsfelder um sich herum. Ein Gravitationsfeld hält uns an der Erde fest und sorgt dafür, dass sich die Erde um die Sonne dreht.
Als Faustregel gilt: Je massiver ein Objekt ist, desto stärker ist sein Gravitationsfeld.
Das Gravitationsfeld der Erde macht es extrem schwierig, in den Weltraum zu gelangen. Deshalb bauen wir Raketen: Wir müssen sehr schnell reisen, um der Schwerkraft der Erde zu entkommen.
Das Gravitationsfeld eines Schwarzen Lochs ist so stark, dass ihm nicht einmal Licht entkommen kann. Das ist beeindruckend, denn Licht ist das Schnellste, was die Wissenschaft kennt!
Übrigens sind Schwarze Löcher deshalb schwarz: Wir können kein Licht von einem Schwarzen Loch abprallen lassen, so wie wir im Dunkeln eine Taschenlampe von einem Baum abprallen lassen könnten.
Raum ausdehnen
Albert Einsteins allgemeine Relativitätstheorie sagt uns, dass Materie und Energie eine merkwürdige Wirkung auf das Universum haben. Materie und Energie krümmen und dehnen den Raum. Je massiver ein Objekt ist, desto mehr Raum wird um es herum gedehnt und gebogen.
Ein massives Objekt erzeugt eine Art Tal im Raum. Nähern sich Gegenstände, fallen sie ins Tal. Aus diesem Grund fallen Sie, wenn Sie einem massiven Objekt, einschließlich eines Schwarzen Lochs, nahe genug kommen, darauf zu. Das ist auch der Grund, warum Licht einem Schwarzen Loch nicht entkommen kann: Die Seiten des Tals sind so steil, dass das Licht nicht schnell genug austritt, um herauszuklettern.
Das von einem schwarzen Loch geschaffene Tal wird steiler und steiler, je näher man sich ihm aus der Ferne nähert. Der Punkt, an dem es so steil wird, dass kein Licht entweichen kann, wird als Ereignishorizont bezeichnet. Ereignishorizonte sind nicht nur für Möchtegern-Zeitreisende interessant, sondern auch für Philosophen, denn sie haben Implikationen für wie wir die Natur der Zeit verstehen.
Dehnungszeit
Wenn der Raum gedehnt wird, ist es auch die Zeit. Eine Uhr, die sich in der Nähe eines massiven Objekts befindet, tickt langsamer als eine, die sich in der Nähe eines viel weniger massiven Objekts befindet.
Eine Uhr in der Nähe eines Schwarzen Lochs tickt im Vergleich zu einer auf der Erde sehr langsam. Ein Jahr in der Nähe eines Schwarzen Lochs könnte 80 Jahre auf der Erde bedeuten, wie Sie vielleicht im Film gesehen haben Interstellar.
Auf diese Weise können Schwarze Löcher für Reisen in die Zukunft genutzt werden. Wenn Sie in die Zukunft der Erde springen möchten, fliegen Sie einfach in die Nähe eines Schwarzen Lochs und kehren Sie dann zur Erde zurück. Wenn Sie nahe genug an das Zentrum des Schwarzen Lochs herankommen, tickt Ihre Uhr langsamer, aber Sie sollten immer noch in der Lage sein, zu entkommen, solange Sie den Ereignishorizont nicht überschreiten.
Schleifen in der Zeit
Was ist mit der Vergangenheit? Hier wird es wirklich interessant. Ein Schwarzes Loch krümmt die Zeit so sehr, dass es sich auf sich selbst zurückziehen kann.
Stellen Sie sich vor, Sie nehmen ein Blatt Papier und verbinden die beiden Enden zu einer Schleife. Das scheint ein Schwarzes Loch mit der Zeit zu tun. Dadurch entsteht eine natürliche Zeitmaschine. Wenn Sie irgendwie in die Schleife gelangen könnten, die Physiker als geschlossene zeitähnliche Kurve bezeichnen, würden Sie sich auf einer Flugbahn durch den Raum befinden, die in der Zukunft beginnt und in der Vergangenheit endet.
Innerhalb der Schleife würden Sie auch feststellen, dass Ursache und Wirkung schwer zu entwirren sind. Dinge, die in der Vergangenheit liegen, verursachen Dinge, die in der Zukunft passieren, was wiederum dazu führt, dass Dinge in der Vergangenheit passieren.
Der Fang
Sie haben also ein Schwarzes Loch gefunden und möchten mit Ihrem treuen Raumschiff zurückfahren und die Dinosaurier besuchen. Viel Glück.
Es gibt drei Probleme. Erstens können Sie nur in die Vergangenheit des Schwarzen Lochs reisen. Das heißt, wenn das Schwarze Loch nach dem Aussterben der Dinosaurier entstanden ist, können Sie nicht weit genug zurückgehen.
Zweitens müssten Sie wahrscheinlich den Ereignishorizont überschreiten, um in die Schleife zu gelangen. Das bedeutet, dass Sie den Ereignishorizont verlassen müssen, um zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Vergangenheit aus der Schleife herauszukommen. Das bedeutet, schneller als das Licht zu reisen, was unserer Meinung nach unmöglich ist.
Drittens, und wahrscheinlich am schlimmsten, würden Sie und Ihr Schiff „Spaghettifizierung.“ Klingt lecker, oder?
Leider ist es nicht. Wenn Sie den Ereignishorizont überquerten, würden Sie flach gedehnt werden wie eine Nudel. Tatsächlich würden Sie wahrscheinlich so dünn gestreckt, dass Sie nur eine Kette von Atomen wären, die sich spiralförmig in die Leere winden.
Während es also Spaß macht, über die zeitverzerrenden Eigenschaften von Schwarzen Löchern nachzudenken, wird dieser Besuch bei den Dinosauriern auf absehbare Zeit im Bereich der Fantasie bleiben müssen.
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Bild-Kredit: NASA / Goddard Space Flight Center / Jeremy Schnittman
