Die frühesten Schwarzen Löcher, die in den chaotischen Momenten nach dem Urknall entstanden sind, sind möglicherweise nicht wie bisher angenommen verschwunden. Eine aktuelle Studie stellt die lange gehegte Annahme in Frage, dass ursprüngliche Schwarze Löcher – die ersten Schwarzen Löcher im Universum – durch Hawking-Strahlung unweigerlich schrumpfen und verdampfen. Stattdessen deuten die Untersuchungen darauf hin, dass einige dieser antiken Objekte durch die Absorption von Strahlung aus dem frühen Universum gewachsen sein könnten und möglicherweise bis heute als Bestandteil der Dunklen Materie überlebt haben.
Das Standardmodell vs. neue Erkenntnisse
Jahrzehntelang herrschte wissenschaftlicher Konsens darüber, dass kleinere ursprüngliche Schwarze Löcher durch Hawking-Strahlung allmählich an Masse verlieren und schließlich verschwinden würden. Dieses Schicksal galt unter der Allgemeinen Relativitätstheorie als unvermeidlich. Die neue Untersuchung – veröffentlicht im Januar auf arXiv – führt jedoch einen kritischen Faktor ein: die extreme Wärmestrahlung im frühen Universum. Das Papier argumentiert, dass, wenn die „Kollapseffizienz“ eines ursprünglichen Schwarzen Lochs einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, es nicht einfach verdampft; es ernährt sich aktiv von umgebenden Photonen und nimmt stattdessen an Masse zu.
Dies ist nicht nur eine Anpassung der bestehenden Theorie. Das frühe Universum war eine unglaublich dichte und heiße Umgebung voller energiereicher Strahlung. Wenn urzeitliche Schwarze Löcher diese Strahlung effizient absorbieren könnten, wäre ihre Überlebensrate deutlich höher als bisher angenommen. Dies stellt unser Verständnis ihres Lebenszyklus in Frage und erweitert die mögliche Bandbreite an Massen, die heute noch existieren könnten, dramatisch.
Implikationen für Dunkle Materie
Die Auswirkungen sind tiefgreifend, insbesondere für die Suche nach Dunkler Materie, der mysteriösen Substanz, die etwa 85 % der Masse des Universums ausmacht. Wenn ursprüngliche Schwarze Löcher wachsen und bestehen bleiben können, könnten sie einen erheblichen Teil der Dunklen Materie ausmachen. Die Forschung gibt an, dass der zulässige Massenbereich für diese Schwarzen Löcher, um als Kandidaten für Dunkle Materie zu fungieren, abhängig von ihrer Absorptionseffizienz dramatisch ansteigt.
- Bei einer Absorptionseffizienz von 0,3 erweitert sich der Bereich der lebensfähigen Masse von 10^16 Gramm auf 10^21 Gramm.
- Bei einem Wirkungsgrad von 0,39 erhöht sich der Bereich auf 5×10^14 Gramm bis 5×10^19 Gramm.
Diese Bereiche sind viel breiter als bisher angenommen, was bedeutet, dass noch mehr urzeitliche Schwarze Löcher unterschiedlicher Masse unentdeckt existieren könnten.
Das frühe Universum neu denken
Diese Arbeit erfordert eine grundlegende Neubewertung unseres Verständnisses des frühen Kosmos. Wir gingen davon aus, dass wir wüssten, wie sich diese Objekte entwickelten, aber es scheint, dass das Universum einen anderen Plan hatte. Die Fähigkeit ursprünglicher Schwarzer Löcher, zu wachsen, verändert unsere kosmische Geschichte grundlegend und zwingt uns, die Bedingungen ihrer Entstehung und die mögliche Rolle, die sie im anhaltenden Geheimnis der Dunklen Materie spielen, zu überdenken.
Bei dieser Forschung handelt es sich nicht nur um eine kleine Änderung eines Modells; Es ist ein neues Kapitel in unserem Verständnis der frühesten Momente des Universums.
