De vroegste zwarte gaten die ontstonden in de chaotische momenten na de oerknal zijn misschien niet verdwenen zoals eerder werd gedacht. Een recente studie betwist de al lang bestaande veronderstelling dat oorspronkelijke zwarte gaten – de eerste zwarte gaten in het universum – onvermijdelijk krimpen en verdampen door Hawking-straling. In plaats daarvan suggereert het onderzoek dat sommige van deze oude objecten zouden kunnen zijn gegroeid door straling uit het vroege heelal te absorberen, en mogelijk tot op de dag van vandaag kunnen overleven als onderdeel van donkere materie.
Het standaardmodel versus nieuwe bevindingen
Decennia lang was de wetenschappelijke consensus van mening dat kleinere oorspronkelijke zwarte gaten geleidelijk massa zouden verliezen via Hawking-straling en uiteindelijk zouden verdwijnen. Dit lot werd volgens de algemene relativiteitstheorie als onvermijdelijk beschouwd. Het nieuwe onderzoek – dat in januari op arXiv werd gepubliceerd – introduceert echter een kritische factor: de extreme thermische straling die aanwezig is in het vroege heelal. Het artikel stelt dat als de ‘instortingsefficiëntie’ van een primordiaal zwart gat een bepaalde drempel overschrijdt, het niet zomaar verdampt; het voedt zich actief met omringende fotonen en groeit in plaats daarvan in massa.
Dit is niet alleen een aanpassing aan de bestaande theorie. Het vroege heelal was een ongelooflijk dichte en hete omgeving, gevuld met hoogenergetische straling. Als oorspronkelijke zwarte gaten deze straling efficiënt zouden kunnen absorberen, zou hun overlevingspercentage aanzienlijk hoger zijn dan eerder werd geschat. Dit daagt ons begrip van hun levenscyclus uit en breidt dramatisch het mogelijke bereik van massa’s uit dat vandaag de dag nog zou kunnen bestaan.
Implicaties voor donkere materie
De implicaties zijn diepgaand, vooral voor de zoektocht naar donkere materie, de mysterieuze substantie die ongeveer 85% van de massa van het universum uitmaakt. Als oorspronkelijke zwarte gaten kunnen groeien en blijven bestaan, kunnen ze een substantieel deel van de donkere materie uitmaken. Het onderzoek specificeert dat het toegestane massabereik voor deze zwarte gaten om als kandidaten voor donkere materie te fungeren dramatisch toeneemt, afhankelijk van hun absorptie-efficiëntie.
- Met een absorptie-efficiëntie van 0,3 breidt het bereik van de levensvatbare massa zich uit van 10^16 gram naar 10^21 gram.
- Met een efficiëntie van 0,39 neemt het bereik toe van 5×10^14 gram tot 5×10^19 gram.
Deze reikwijdten zijn veel breder dan eerder werd aangenomen, wat betekent dat er vandaag de dag nog steeds meer primordiale zwarte gaten van verschillende massa’s onopgemerkt kunnen bestaan.
Een heroverweging van het vroege heelal
Dit werk vereist een fundamentele herevaluatie van ons begrip van de vroege kosmos. We gingen ervan uit dat we wisten hoe deze objecten evolueerden, maar het lijkt erop dat het universum een ander plan had. Het vermogen van oorspronkelijke zwarte gaten om te groeien verandert fundamenteel ons kosmische verhaal en dwingt ons de omstandigheden van hun vorming en de potentiële rol die ze spelen in het voortdurende mysterie van donkere materie te heroverwegen.
Dit onderzoek is niet slechts een kleine aanpassing aan een model; het is een nieuw hoofdstuk in ons begrip van de vroegste momenten van het universum.
