Wenn Daniel Jampolski an die Grenzen des Vorstellbaren geht, benutzt er dazu oft Stift und Papier. Natürlich kommt auch in der theoretischen Astrophysik früher oder später der Computer zum Einsatz – die Differentialgleichungen, mit denen sich Jampolski beschäftigt, sind anders nicht zu lösen. Aber bevor das mathematische Handwerk beginnen kann, ist erst einmal Kreativität gefragt. Und wenn Jampolski mit seinem Chef Luciano Rezzolla neue Ideen entwickelt, greifen die beiden immer noch gerne zu den gleichen Utensilien wie Albert Einstein vor 100 Jahren.Der jüngste Gedanke, den die beiden Wissenschaftler der Goethe-Universität verfolgt haben, ist, einfach gesagt, dieser: Muss der Kollaps eines massereichen Sterns immer mit einem Schwarzen Loch enden?Schwarze Löcher könnten beim Zusammensturz eines ausgebrannten, sehr großen Sterns entstehen – das lässt sich aus Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie ableiten. Sie besitzen allerdings zwei Eigenschaften, die Forschern missfallen, weil sie sich nicht für die Empirie eignen: einen Ereignishorizont und eine Singularität. In Schwarzen Löchern wird Materie unvorstellbar stark verdichtet. Ihre Gravitation ist so gewaltig, dass ihr jenseits einer bestimmten Grenze – dem Ereignishorizont – nicht einmal das Licht entkommen kann. Was bedeutet: Alles, was hinter diesem Horizont geschieht, bleibt der Außenwelt auf immer verborgen.Im Mittelpunkt des Schwarzen Lochs, auch das lässt sich errechnen, wäre die Krümmung der Raumzeit unendlich groß. Alle bekannten Naturgesetze verlören dort ihre Gültigkeit, es ließe sich nicht vorhersagen, was passiert. Einen Punkt, auf den das zutrifft, nennt man Singularität.Finster und dicht, aber ohne SingularitätUm sich diese beiden Annahmen zu ersparen, haben Astrophysiker vor rund einem Vierteljahrhundert eine andere Lösung für das Kollaps-Problem vorgeschlagen: den Gravastern. Auch ein solcher Himmelskörper wäre finster und enorm dicht, aber er hätte anders als ein Schwarzes Loch eine Oberfläche. Dunkle Energie – eine hypothetische Kraft, die der Gravitation entgegenwirkt – könnte verhindern, dass dieses Gebilde vollends in sich zusammenstürzt.Jampolski hat nun in seiner Masterarbeit eine Lösung der Einsteinschen Gleichungen gefunden, die zeigt, wie ein solcher Prozess ablaufen könnte. Beim Zusammenstürzen des erloschenen Sterns käme es demnach kurz vor Erreichen des Endpunkts zu einem „Mini-Urknall“ ähnlich jenem, aus dem das Universum entstanden ist. Die Dunkle Energie, die mutmaßlich dafür verantwortlich ist, dass sich das Weltall nach dem Urknall immer schneller ausdehnt, statt unter seiner eigenen Gravitation zu kollabieren, würde auch im Gravastern der Schwerkraft entgegenwirken. So könnte sich ein Gleichgewicht einstellen, und es entstünde ein stabiles Objekt.Was würde passieren, wenn die Dunkle Energie am Ende sogar stärker wäre als die Anziehungskraft der Materie? Würde dann aus einem erlöschenden Stern ein neues Universum geboren? Diese Frage kann Jampolski anhand seiner Berechnungen nicht beantworten. Erwartbar hingegen ist das Ergebnis für den Fall, dass doch die Gravitation die Oberhand behält: Ein Schwarzes Loch entsteht.Beweise für supermassive Schwarze LöcherDass es sogenannte stellare Schwarze Löcher gibt, wird unter anderem aus der Beobachtung von Doppelsternsystemen mit einem unsichtbaren, aber sehr kompakten Partner geschlossen. Könnte es sein, dass diese dunklen Himmelskörper in Wirklichkeit Gravasterne sind? Das sei zumindest eine „interessante Idee“, findet Jampolski. Und könnte die Astrophysik womöglich ganz ohne Schwarze Löcher auskommen? Das sei fürs Erste dann doch nicht zu erwarten.Denn zum einen sagt die Theorie außer dem stellaren Typus einen zweiten voraus, der im Zentrum von Galaxien vermutet wird. Der Frankfurter Professor Rezzolla ist am Event-Horizon-Projekt beteiligt, das eindrucksvolle Belege für die Existenz solcher supermassiven Schwarzen Löcher erbracht hat: Fotos der Zentren unserer Milchstraße und der Galaxie M87. Sie zeigen, fürs Auge sichtbar gemacht, die Radiowellen von heißem Plasma, das um ein dunkles Feld rotiert. Die Bilder entsprechen dem, was zu erwarten ist, wenn sich im Herzen dieser Galaxien tatsächlich Schwarze Löcher befinden.Außerdem, sagt Rezzolla, seien Schwarze Löcher noch immer die „naheliegendste und eleganteste Erklärung für das Ende eines gravitativen Kollapses“. Ob sie auch die zutreffende sei oder doch die Gravastern-Theorie stimme, könnten vielleicht Messungen von Gravitationswellen zeigen – Deformationen der Raumzeit, die sich bei Kollisionen schwerer Himmelskörper über viele Milliarden Kilometer hinweg nachweisen lassen. Das Wellenmuster, das etwa bei der Kollision zweier Gravasterne entstünde, könnte sich von jenem beim Zusammenstoß von Schwarzen Löchern unterscheiden.Für Rezzolla ist jedenfalls wichtig, die Gravastern-Hypothese unvoreingenommen zu betrachten, auch wenn auf den ersten Blick mehr für die Annahme von Schwarzen Löchern spricht. „Etablierte Lehrmeinungen und unkonventionelle Ideen verdienen gleichermaßen Aufmerksamkeit“, meint der Astrophysiker. „Und die Geschichte hat uns mehr als einmal gezeigt, dass aus unkonventionellen Ideen irgendwann etablierte Lehrmeinungen werden.“In einem Vortrag beim Frankfurter Physikalischen Verein, Robert-Mayer-Straße 2, erklärt Daniel Jampolski am Freitag, 26. Juni, um 20 Uhr seine Arbeit. Ein Livestream wird unter physikalischer-verein.de/vortraege angeboten.