Kann ein Schwarzes Loch zerbrechen? Physiker entdecken ein Schlupfloch

Schwarze Löcher können miteinander verschmelzen. Aber kann aus einem einzigen Schwarzen Loch auch ein Paar werden? Bisher schien die Physik das auszuschließen. Vier Forscher haben nun eine mögliche Ausnahme gefunden. Entscheidend ist, wie schnell sich das Schwarze Loch dreht.

Zwei Schwarze Löcher kreisen umeinander, kommen sich immer näher und verschmelzen schließlich zu einem größeren. Solche Ereignisse haben Astronomen bereits vielfach mithilfe von Gravitationswellen nachgewiesen. Doch könnte dieser Vorgang auch umgekehrt ablaufen? Kann sich ein Schwarzes Loch in zwei kleinere aufspalten?

Vier Physiker haben diese Möglichkeit untersucht und sind auf ein überraschendes Ergebnis gestoßen. Bei extrem schnell rotierenden Schwarzen Löchern könnte eine solche Spaltung unter bestimmten Voraussetzungen mit den physikalischen Gesetzen vereinbar sein.

Die Wissenschaftler Giacomo Cacciapaglia, Manuel Del Piano, Francesco Sannino und Vania Vellucci veröffentlichten ihre Berechnungen am 22. Oktober 2026 im Fachjournal Physical Review D. Beteiligt waren die University of Southern Denmark, die Sorbonne Université und die Universität Neapel Federico II.

Warum Schwarze Löcher eigentlich nicht zerbrechen dürfen

Das größte Hindernis ist ein physikalisches Gesetz, das zunächst wenig mit der Gravitation zu tun zu haben scheint: der zweite Hauptsatz der Thermodynamik. Er besagt vereinfacht, dass die Gesamtentropie eines abgeschlossenen Systems nicht abnehmen darf. Entropie beschreibt, wie viele unterschiedliche mikroskopische Zustände ein System annehmen kann.

Auch Schwarze Löcher besitzen Entropie. Sie hängt unmittelbar mit der Fläche ihres Ereignishorizonts zusammen. Das ist die unsichtbare Grenze, hinter der selbst Licht nicht mehr entkommen kann. Würde sich ein gewöhnliches, nicht rotierendes Schwarzes Loch in zwei kleinere aufteilen, wäre deren gesamte Horizontfläche bei gleicher Gesamtmasse kleiner als zuvor. Die Entropie würde sinken. Nach den klassischen physikalischen Gesetzen ist ein solcher Vorgang ausgeschlossen.

Der berühmte Physiker Stephen Hawking hatte bereits 1971 gezeigt, dass die gesamte Fläche der Ereignishorizonte Schwarzer Löcher unter den Voraussetzungen der klassischen Allgemeinen Relativitätstheorie nicht abnehmen kann.

Erst kürzlich wurde dieser sogenannte Flächensatz erneut anhand von Gravitationswellen überprüft. Bei der Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher im Ereignis GW250114 nahm die gesamte Horizontfläche tatsächlich zu. Darüber berichtet der ingenieur.de-Beitrag „Ein außergewöhnliches Signal aus dem All gibt Hawking recht – fast“. Die neue Studie betrachtet nun den umgekehrten Fall.

Extrem schnelle Rotation verändert die Bedingungen

Nicht alle Schwarzen Löcher sind gleich. Manche drehen sich mit enormer Geschwindigkeit um ihre eigene Achse. Ihre Rotation verändert die Raumzeit und beeinflusst auch die Größe des Ereignishorizonts. Physiker beschreiben solche Objekte mit der sogenannten Kerr-Lösung der Allgemeinen Relativitätstheorie.

Wie außergewöhnlich schnell Schwarze Löcher rotieren können, zeigen auch reale Beobachtungen. Bei der Verschmelzung GW241011 registrierten Forschende eines der am schnellsten rotierenden Schwarzen Löcher, dessen Rotation bislang aus Gravitationswellen bestimmt wurde. Mehr dazu steht im ingenieur.de-Artikel „Zwei Signale, ein Rätsel: Schwarze Löcher drehen durch“.

Diese Rotation ist für die neue Studie entscheidend. Die vier Physiker berechneten, wie sich eine Aufspaltung auf die Entropie auswirken würde. Dabei fanden sie Konstellationen, in denen zwei kleinere Schwarze Löcher zusammen eine ausreichend große Horizontfläche besitzen könnten.

Das allein genügt jedoch nicht. Auch Energie und Drehimpuls müssen erhalten bleiben. Die beiden entstehenden Schwarzen Löcher müssten sich außerdem voneinander entfernen können, statt unmittelbar wieder zusammenzufallen. Berücksichtigen die Forschenden diese Bedingungen, verschwinden fast alle zunächst denkbaren Möglichkeiten.

„Die beiden entstehenden Schwarzen Löcher müssen sich auch voneinander entfernen können, statt sofort wieder zusammenzufallen“, erklärt der beteiligte Physiker Francesco Sannino in einer Pressemitteilung der University of Southern Denmark vom 23. Oktober 2026.

Eine theoretische Ausnahme bleibt möglicherweise bei Schwarzen Löchern, die nahezu mit der maximal zulässigen Rotationsrate kreisen. Ob sie sich unter diesen Bedingungen tatsächlich aufspalten können, ist allerdings offen.

Warum ein Schwarzes Loch plötzlich wie eine Hose aussieht

Der Titel der Forschungsarbeit ist ungewöhnlich: When Black Holes Admit Pair-of-pants Topologies. Sinngemäß bedeutet das: Wann Schwarze Löcher eine hosenförmige Topologie zulassen. Dahinter steckt eine mathematische Beschreibung der Raumzeit.

Stellt man den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs über einen längeren Zeitraum dar, entsteht eine zusammenhängende Struktur. Würde sich das Schwarze Loch teilen, verzweigte sich diese Struktur in zwei getrennte Bereiche. Die Form erinnert an eine Hose: Aus einem gemeinsamen Abschnitt werden zwei Hosenbeine.

Die Forscher sprechen deshalb von einer „Pair-of-pants“-Topologie. Dabei handelt es sich nicht um die tatsächliche äußere Form eines Schwarzen Lochs, sondern um eine geometrische Darstellung seiner Entwicklung in der Raumzeit. Mit diesem Modell lässt sich untersuchen, welche physikalischen Bedingungen eine solche Aufspaltung erlauben würden.

Zusätzliche Raumdimensionen eröffnen weitere Möglichkeiten

Die Forscher haben nicht nur rotierende Schwarze Löcher innerhalb der Allgemeinen Relativitätstheorie untersucht. Sie betrachteten auch Modelle, in denen andere Gravitationsgesetze gelten oder zusätzliche Raumdimensionen existieren.

Solche Modelle spielen in der theoretischen Physik eine Rolle, sind experimentell aber bislang nicht bestätigt. In einigen höherdimensionalen Modellen ist bereits bekannt, dass bestimmte ausgedehnte schwarze Objekte instabil werden und zerfallen können. Dieser Effekt heißt Gregory-Laflamme-Instabilität.

Auch andere theoretische Prozesse könnten eine Fragmentierung begünstigen. Besonders interessant sind Fälle, in denen ein großes Schwarzes Loch nur ein sehr kleines Fragment abgibt. Unter bestimmten Annahmen könnte ein solcher Vorgang die gesamte Entropie erhöhen und wäre damit thermodynamisch begünstigt.

Das bedeutet allerdings noch nicht, dass er tatsächlich stattfindet. Die Studie untersucht erlaubte Zustände, liefert aber keinen konkreten dynamischen Ablauf, bei dem ein Schwarzes Loch auseinanderbricht.

Könnten Astronomen eine Spaltung beobachten?

Bislang wurde noch nie beobachtet, dass sich ein Schwarzes Loch in zwei kleinere aufteilt. Francesco Sannino hält es jedoch für denkbar, dass insbesondere sehr kleine Schwarze Löcher für solche Prozesse infrage kommen. Dazu gehören sogenannte primordiale Schwarze Löcher, die möglicherweise kurz nach dem Urknall entstanden sind. Ihre Existenz ist bisher nicht nachgewiesen.

Sollten bei einer Fragmentierung sehr kleine Schwarze Löcher entstehen, könnten sie unter geeigneten Bedingungen indirekt nachweisbare Signale verursachen. Sannino nennt dafür unter anderem das Weltraumteleskop Fermi-LAT, das Gammastrahlung aus dem Universum registriert. Besonders interessant wären mögliche Fragmente, die bei der Verschmelzung Schwarzer Löcher entstehen könnten.

Wie wahrscheinlich solche Ereignisse sind, können die Forscher derzeit jedoch nicht sagen.  „Wir können derzeit noch keine allgemeingültige Wahrscheinlichkeit für die Spaltung eines Schwarzen Lochs angeben“, sagt Sannino in der Pressemitteilung der University of Southern Denmark. Die Wahrscheinlichkeit hängt unter anderem davon ab, welche theoretischen Annahmen über die Gravitation zutreffen.

Quellen

• Physical Review D (22.10.2026): When black holes admit pair-of-pants topologies – begutachtete Originalstudie.
• University of Southern Denmark (23.10.2026): Can a black hole split in two? – Pressemitteilung mit Aussagen von Francesco Sannino.
• arXiv: When Black Holes Can Wear Pants – frei zugängliche Forschungsarbeit.