Wissenschaftler haben möglicherweise durch die Beobachtung von Gravitationswellen den ersten Beweis für urzeitliche Schwarze Löcher – Relikte aus den frühesten Zeiten des Universums – entdeckt. Das Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) und die Virgo-Kollaboration registrierten am 12. November ein Signal, das nicht mit bekannten astrophysikalischen Ereignissen übereinstimmt und möglicherweise auf die Verschmelzung von Objekten hinweist, die zu klein sind, um stellare Überreste zu sein.
Das ungewöhnliche Signal: S251112cm
Seit 2012 haben LIGO und Virgo Gravitationswellen von kollidierenden Schwarzen Löchern und Neutronensternen bestätigt. Allerdings stach das mit S251112cm bezeichnete Ereignis hervor: Eines der verschmelzenden Objekte hatte eine zu geringe Masse, als dass sie durch einen normalen Sternkollaps erklärt werden könnte. Wie der Physiker Djuna Croon von der Durham University sagte: „Wenn sich herausstellt, dass dies real ist, dann ist es enorm.“ Dies wäre die erste direkte Beobachtung eines Schwarzen Lochs, das nicht aus einem sterbenden Stern, sondern aus den extremen Bedingungen des frühen Universums entstanden ist.
Ursprüngliche Schwarze Löcher: Eine seit langem theoretisierte Existenz
Das Konzept der primordialen Schwarzen Löcher (PBHs) reicht Jahrzehnte zurück. Im Gegensatz zu stellaren Schwarzen Löchern, die aus kollabierenden Sternen entstehen, sind PBHs theoretisch aus Dichteschwankungen im ultraheißen Plasma des Urknalls entstanden. Ihr potenzieller Massenbereich ist riesig – von Bruchteilen eines Atoms bis zur 100.000-fachen Sonnenmasse.
Warum ist das wichtig? PBHs könnten einige der größten Geheimnisse des Universums erklären. Wenn sie existieren, könnten sie einen erheblichen Teil der Dunklen Materie ausmachen, der unsichtbaren Substanz, die 85 % der Masse des Universums ausmacht. Ihre Existenz würde im Gegensatz zu vielen anderen Kandidaten für dunkle Materie keine neue Physik erfordern, die über unser derzeitiges Verständnis hinausgeht.
Fehlalarme und Unsicherheiten
Allerdings kann es sich bei dem Signal um einen Fehlalarm handeln. LIGO-Virgo erkennt etwa alle vier Jahre Störsignale. Dies ist insbesondere bei seltenen Ereignissen wie S251112cm problematisch. Die Warnung schränkte den Standort der Quelle nur auf einen Bereich ein, der 6.000 Mal so breit wie der Mond ist, was nachfolgende elektromagnetische Beobachtungen schwierig machte.
Hawking-Strahlung und Verdunstung
Selbst wenn es real ist, ist das erkannte PBH möglicherweise nicht lange verfügbar. Stephen Hawking stellte die Theorie auf, dass Schwarze Löcher Strahlung aussenden, die dazu führt, dass sie mit der Zeit verdampfen. Leichtere PBHs wären kurz nach dem Urknall verschwunden, während schwerere auch heute noch langsam zerfallen.
Die Suche geht weiter
Derzeit können Forscher nur das Gravitationswellensignal selbst analysieren, um ihr Verständnis zu verfeinern. Weitere ähnliche Nachweise sind erforderlich, um die Existenz von PBHs mit Sicherheit zu bestätigen. Wissenschaftler räumen jedoch ein, dass solche Ereignisse möglicherweise äußerst selten sind.
„Es ist unwahrscheinlich, dass wir tatsächlich mit Sicherheit wissen, ob diese Warnung echt war oder nicht“, schloss Croon.
Ob eine echte Entdeckung oder ein statistischer Zufall, das Signal S251112cm unterstreicht das Potenzial der Gravitationswellenastronomie, die frühesten Epochen des Universums zu erforschen und die verborgenen Bestandteile der Dunklen Materie aufzudecken.
