Gravastern statt Schwarzes Loch? Frankfurter Physiker entwickeln neue Theorie zum Schicksal kollabierender Sterne

Wenn besonders massereiche Sterne ihren nuklearen Brennstoff verbraucht haben, endet ihre Entwicklung: Ohne den Druck der Kernfusion fehlt die Kraft, die der Gravitation entgegenwirkt. Der Stern stürzt unter seinem eigenen Gewicht in sich zusammen.

Nach klassischer Vorstellung führt ein solcher Kollaps letztlich zur Bildung eines Schwarzen Lochs. Dabei soll die gesamte Masse des Sterns in einer Singularität konzentriert werden – einem Punkt unendlicher Dichte und unendlicher Krümmung der Raumzeit. Genau diese Vorstellung bereitet der modernen Physik jedoch erhebliche Schwierigkeiten.

Rätsel um die Singularität

Zwar wurden Schwarze Löcher bereits durch Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagt, doch ihr Inneres entzieht sich bis heute dem intuitiven Verständnis. Die bekannten Naturgesetze verlieren in der Singularität ihre Gültigkeit. Zudem verhindert der Ereignishorizont jede Beobachtung des Inneren, da selbst Licht nicht mehr entkommen kann.

Vor diesem Hintergrund beschäftigen sich Forschende seit Jahren mit alternativen Modellen. Eine mögliche Erklärung sind sogenannte Gravasterne. Die extrem kompakten Objekte ähneln Schwarzen Löchern von außen nahezu vollständig, besitzen jedoch weder eine Singularität noch einen Ereignishorizont.

Stattdessen soll ihr Inneres mit dunkler Energie gefüllt sein. Die geheimnisvolle Energieform erzeugt einen nach außen gerichteten Druck und könnte verhindern, dass die Materie vollständig kollabiert. Das Modell erscheint vielen Physikern deshalb theoretisch leichter handhabbar als das eines klassischen Schwarzen Lochs.

Mini-Universum im Innern des Sterns

Den theoretischen Durchbruch liefern nun Daniel Jampolski und Prof. Luciano Rezzolla von der Goethe-Universität Frankfurt. Erstmals präsentieren sie eine dynamische Lösung der Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie, die beschreibt, wie ein Gravastern aus gewöhnlicher Materie entsteht.

Demnach könnte im Inneren eines kollabierenden Sterns ein Vorgang stattfinden, der an den Urknall erinnert. Während die äußeren Schichten weiter zusammenstürzen, entsteht im Zentrum ein neues, expandierendes Mini-Universum. Angetrieben von dunkler Energie wächst dieses junge Universum und wirkt dadurch den enormen Gravitationskräften entgegen.

Die Expansion stoppt den Kollaps, bevor sich ein Schwarzes Loch bilden kann. Es entsteht ein stabiles Gleichgewicht zwischen der einfallenden Materie und dem expandierenden Raum im Inneren. Das Resultat wäre ein Gravastern – äußerlich kaum von einem Schwarzen Loch zu unterscheiden.

„Der Urknall des entstehenden Universums kann sich erst dann entfalten, wenn der Stern schon nahezu zu einem Schwarzen Loch kollabiert ist“, erklärt Daniel Jampolski. Das bisher ungeklärte Verhalten extrem verdichteter Materie eröffne neue Möglichkeiten: „Wir können uns leichter vorstellen, dass der Urknall erst ganz spät einsetzt, wenn die Materie schon stark zusammengepresst worden ist, und zu neuen Effekten führt.“

Auch Luciano Rezzolla gibt zu Bedenken, dass die neue Theorie nicht als Angriff auf das etablierte Schwarze-Loch-Modell verstanden werden sollte. „Nach Alternativen zu Schwarzen Löchern zu suchen bedeutet nicht, an ihnen zu zweifeln.“ Sie seien nach wie vor die naheliegendste und eleganteste Erklärung für das Ende eines gravitativen Kollapses.

Gleichzeitig sei wissenschaftlicher Fortschritt nicht möglich, wenn man nicht offen gegenüber ungewöhnlichen Ideen sei. „Etablierte Lehrmeinungen und unkonventionelle Ideen verdienen gleichermaßen Aufmerksamkeit“, sagt Rezzolla. Die Geschichte der Physik habe wiederholt gezeigt, dass aus anfänglicher Spekulation später allgemein anerkannte Erkenntnisse werden können.

Artikelreferenz

Jampolski, D., & Rezzolla, L. (2026). Formation of gravastars.