Cauchy-Horizont

Der Cauchy-Horizont ist eine Fläche innerhalb eines rotierenden (Kerr-) oder geladenen (Reissner-Nordström-) Schwarzen Lochs, die nach dem französischen Mathematiker Augustin-Louis Cauchy benannt ist. Er markiert die Grenze, bis zu der die Zukunft aus Anfangsbedingungen eindeutig berechenbar ist. Jenseits des Cauchy-Horizonts existieren mehrere mögliche Zukünfte, die Physik verliert ihre deterministische Vorhersagekraft.

Bei einem nicht-rotierenden (Schwarzschild-) Schwarzen Loch gibt es nur einen Horizont. Alles, was ihn überquert, trifft unweigerlich auf die Singularität. In einem rotierenden Schwarzen Loch existieren zwei Horizonte: der äußere Ereignishorizont und der innere Cauchy-Horizont. Zwischen beiden kann ein Beobachter sich noch frei bewegen. Erst am Cauchy-Horizont bricht die Kausalstruktur zusammen.

Das Problem: Am Cauchy-Horizont stauen sich einfallende Signale auf, weil die gravitationelle Blauverschiebung gegen Unendlich geht. Selbst die schwächste einfallende Strahlung wird zu unendlicher Energie konzentriert (Mass-Inflation-Instabilität, Poisson und Israel, 1990). Dadurch wird der Cauchy-Horizont in der Praxis vermutlich zu einer Singularität, die jeden Beobachter zerstört.

Die starke kosmische Zensurhypothese besagt, dass der Cauchy-Horizont immer instabil ist und physikalisch nicht überquert werden kann. Christoph Kehle und Ryan Unger zeigten 2022, dass der Cauchy-Horizont unter bestimmten Bedingungen stabil bleiben kann, was die Hypothese in Frage stellt und eine der großen offenen Debatten der mathematischen Relativitätstheorie darstellt.

Für die Science-Fiction ist der Cauchy-Horizont relevant, weil er in der Kerr-Lösung den Zugang zu geschlossenen zeitartigen Kurven (Zeitschleifen) und zu anderen Universen ermöglicht. Ob diese mathematischen Möglichkeiten physikalisch realisierbar sind, hängt von der Stabilität des Cauchy-Horizonts ab.