Ein Team theoretischer Physiker hat eine seltsame Struktur in der Raumzeit entdeckt, die für einen Außenstehenden wie ein Schwarzes Loch aussehen könnte, bei näherer Betrachtung jedoch alles andere als Unvollkommenheiten im Gefüge des Universums darstellt.
Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie sagt die Existenz von Schwarzen Löchern voraus, die beim Kollaps riesiger Sterne entstehen. Aber dieselbe Theorie sagt voraus, dass ihre Zentren Singulare sind, also Punkte unendlicher Dichte. Da wir wissen, dass es im Universum tatsächlich keine unendlichen Dichten geben kann, werten wir dies als Zeichen dafür, dass Einsteins Theorie unvollständig ist. Aber nach fast einem Jahrhundert der Suche nach Erweiterungen müssen wir noch eine bessere Theorie der Schwerkraft bestätigen.
Aber wir haben Kandidaten, einschließlich der Stringtheorie. In der Stringtheorie sind alle Teilchen im Universum tatsächlich mikroskopisch kleine schwingende Saitenschleifen. Um die Vielfalt der Teilchen und Kräfte, die wir im Universum beobachten, zu unterstützen, können diese Saiten nicht nur in unseren drei Raumdimensionen schwingen. Stattdessen muss es zusätzliche räumliche Dimensionen geben, die sich zu Mannigfaltigkeiten zusammenrollen, die so klein sind, dass sie der alltäglichen Beobachtung und dem Experimentieren entgehen.
Diese seltsame Struktur in der Raumzeit hat einem Forscherteam die Werkzeuge an die Hand gegeben, die sie benötigen, um eine neue Klasse von Objekten zu definieren, wie sie es nennen topologisches Soliton. In ihrer Analyse fanden sie heraus, dass diese topologischen Solitonen stabile Defekte in der Raumzeit selbst sind. Sie erfordern nicht die Existenz anderer Materie oder Kräfte – sie sind im Gefüge der Raumzeit so natürlich wie Risse im Eis.
Die Forscher untersuchten diese Magnetspulen, indem sie das Verhalten von Licht untersuchten, das in ihrer Nähe vorbeiging. Da es sich um Objekte mit extremer Raumzeit handelt, krümmen sie Raum und Zeit um sich herum und beeinflussen so den Weg des Lichts. Für einen entfernten Beobachter würden diese Seltons genauso aussehen, wie wir es von Schwarzen Löchern erwarten würden. Sie werden Schatten und Ringe aus Licht und Werken haben. Die vom Event Horizon Telescope gewonnenen Bilder und die erkannten Gravitationswellensignaturen werden sich alle gleich verhalten.
Sobald Sie näher kommen, werden Sie feststellen, dass Sie kein Schwarzes Loch vor sich haben. Eines der Hauptmerkmale eines Schwarzen Lochs ist sein Ereignishorizont, eine imaginäre Oberfläche, der man, wenn man sie überqueren würde, nicht entkommen könnte. Topologische Solitonen sind nicht durch Ereignishorizonte gekennzeichnet, da sie keine Singularitäten sind. Sie könnten also im Prinzip einfach zum Slithon gehen und ihn in der Hand halten, vorausgesetzt, Sie haben die Begegnung überlebt.
Diese topologischen Solitonen sind ein unglaublich hypothetisches Objekt, das auf unserem Verständnis der Stringtheorie basiert und sich erst noch als brauchbare Aktualisierung unseres Verständnisses der Physik erweisen muss. Dennoch dienen diese seltsamen Objekte als wichtige Teststudien. Wenn Forscher einen wichtigen Beobachtungsunterschied zwischen topologischen Solitonen und herkömmlichen Schwarzen Löchern erkennen können, könnte dies den Weg für die Überprüfung der Stringtheorie selbst ebnen.
