Hawking-Temperatur

Die Hawking-Temperatur beschreibt die thermische Strahlung, die ein Schwarzes Loch laut Stephen Hawkings Berechnung von 1974 abgibt. Sie ist umgekehrt proportional zur Masse des Schwarzen Lochs: Ein stellares Schwarzes Loch mit zehn Sonnenmassen hat eine Temperatur von nur wenigen Milliardstel Kelvin über dem absoluten Nullpunkt. Das ist weit kälter als die kosmische Hintergrundstrahlung (2,7 Kelvin), weshalb solche Löcher derzeit mehr Energie aufnehmen als abgeben und wachsen statt zu schrumpfen.

Erst in der fernen Zukunft, wenn das Universum weiter abgekühlt ist, werden stellare Schwarze Löcher netto Energie verlieren und über unvorstellbar lange Zeiträume (10^67 Jahre und mehr) verdampfen. Kleine, hypothetische Schwarze Löcher wären dagegen extrem heiß: Ein Schwarzes Loch mit der Masse eines Berges hätte eine Temperatur von Milliarden Kelvin und würde in einem gewaltigen Gamma-Blitz explodieren.

Die Hawking-Temperatur steht im Zentrum des Informationsparadoxons: Wenn ein Schwarzes Loch thermische Strahlung abgibt, scheint die Information über alles, was hineingefallen ist, verloren zu gehen. Das widerspricht fundamentalen Prinzipien der Quantenmechanik. Dieses Problem beschäftigte Hawking bis zu seinem Tod 2018 und ist bis heute ungelöst.

Die Hawking-Temperatur offenbart eine tiefe und völlig unerwartete Verbindung dreier großer Gebiete der Physik: Gravitation, Quantentheorie und Thermodynamik. Sie zeigt, dass ein Schwarzes Loch eine echte Temperatur und, eng damit verknüpft, eine Entropie besitzt, die seiner Oberfläche proportional ist, eine Einsicht, die auf Jacob Bekenstein zurückgeht. In der Hard-SF wird daraus gelegentlich eine Energiequelle: Ein kleines, künstlich erzeugtes Schwarzes Loch strahlt so heiß, dass eine fortgeschrittene Zivilisation seine Hawking-Strahlung als gewaltigen Reaktor anzapfen könnte.

In der Science Fiction greifen Autoren wie Greg Bear in Eon und Stephen Baxter in Timelike Infinity die Idee verdampfender Schwarzer Löcher auf. Die Vorstellung eines Universums, in dem selbst Schwarze Löcher vergänglich sind, gibt Geschichten über das ferne Ende der Zeit ihre physikalische Grundlage.