Kugel, Donut, Doppelring: Schwarze Löcher in höheren Dimensionen
Alle Schwarzen Löcher haben kugelförmige Gestalt – aber muss das auch in höheren Dimensionen so sein? Dr. Maria Rodriguez vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut/AEI) hat kürzlich einen ganzen Katalog ‚erlaubter’ Formen von Schwarzen Löchern publiziert, darunter beispielsweise Schwarze Ringe, Schwarze Doppelringe oder ‚Schwarze Saturne’, also von einem Ring umgebene Kugeln. Sie untersuchte dafür die Lösungen der Einstein-Gleichungen für Schwarze Löcher in höheren Dimensionen.
Wir erkennen und beschreiben unsere Welt und was darin passiert in drei Raumdimensionen und einer Zeitdimension. In diesem vierdimensionalen Universum sind alle Schwarzen Löcher kugelförmig. Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie der Raumzeit jedoch macht keine Aussage darüber, wie viele Dimensionen die Welt tatsächlich hat – die Einstein-Gleichungen liefern Lösungen auch für mehr als vier Dimensionen. Es ist daher möglich, über eine Welt mit fünf, sechs, sieben oder mehr Dimensionen nachzudenken und sie mathematisch zu beschreiben. In diesen höherdimensionalen Welten müssen Schwarze Löcher nicht unbedingt kugelförmig sein, sondern sie können z.B. wie Donuts aussehen oder wie Doppelringe.
Maria Rodriguez erläutert: „Der Umstand, dass in höheren Dimensionen Schwarze Löcher nicht mehr wie Kugeln aussehen, ist an sich schon erstaunlich. Der Katalog, den ich zusammengestellt habe, erinnert ein bisschen an ein Familienfest, auf dem man plötzlich eine Menge exotisch aussehender Verwandter entdeckt, von deren Existenz man keine Ahnung hatte.“ „Die Untersuchung höherer Dimensionen ist insbesondere für die Suche nach einer vereinheitlichten Theorie aller physikalischen Wechselwirkungen wichtig“, ergänzt Professor Hermann Nicolai, Direktor der Abteilung Quantengravitation und vereinheitlichte Theorien. „Die Ergebnisse von Maria Rodriguez liefern ganz neue Einsichten, wie Gravitation in höheren Dimensionen „funktioniert“.“
Eine vereinheitliche Theorie sollte die Allgemeine Relativitätstheorie mit der Quantentheorie vereinen. Eine wichtige Rolle bei der Suche nach einer konsistenten Quantentheorie der Gravitation spielt die Stringtheorie. Diese Theorie zwingt uns, vertraute Vorstellungen von Raum und Zeit zu überdenken, denn hier hat der Kosmos nicht nur die bekannten drei, sondern neun oder sogar zehn Raumdimensionen.
