Jüngste Beobachtungen von Gravitationswellen – Wellen im Gefüge der Raumzeit – haben einen verlockenden Hinweis darauf geliefert, dass eine seit langem bestehende kosmologische Theorie endlich wahr sein könnte. Forscher glauben, Hinweise auf ursprüngliche Schwarze Löcher entdeckt zu haben: winzige, uralte Objekte, die nicht aus sterbenden Sternen, sondern aus den chaotischen Schwankungen des Urknalls selbst entstanden sind.
Wenn dies bestätigt wird, könnten diese „nicht-astrophysikalischen“ Schwarzen Löcher eines der größten Rätsel der modernen Wissenschaft lösen: die Identität der dunklen Materie.
Jenseits des Todes der Sterne
Um zu verstehen, warum diese Entdeckung bedeutsam ist, muss man zwischen den Schwarzen Löchern, die wir kennen, und den hier vorgeschlagenen unterscheiden.
- Schwarze Löcher mit Sternmasse: Diese entstehen, wenn massereiche Sterne am Ende ihres Lebens kollabieren. Sie sind normalerweise viel größer als unsere Sonne.
- Primordiale Schwarze Löcher (PBHs): Diese entstanden unmittelbar nach dem Urknall aufgrund von Dichteschwankungen im frühen Universum. Da sie nicht auf der Sternentwicklung beruhen, können sie unglaublich klein sein – von der Masse eines Asteroiden bis zur Masse eines großen Planeten.
Das vom Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) erfasste Signal beinhaltete eine Kollision zwischen zwei Schwarzen Löchern, von denen mindestens eines eine Masse kleiner als unsere Sonne hatte. Da die normale Sternentwicklung kein so kleines Schwarzes Loch hervorbringen kann, deutet das Signal auf einen ursprünglichen Ursprung hin.
Die Verbindung zur Dunklen Materie
Die Entdeckung dieser winzigen Schwarzen Löcher ist mehr als nur eine Kuriosität; Es bietet eine mögliche Lösung für das Problem der Dunklen Materie.
Dunkle Materie ist eine unsichtbare Substanz, die etwa 85 % der Materie im Universum ausmacht. Obwohl wir es nicht sehen können – weil es nicht mit Licht oder elektromagnetischer Strahlung interagiert – wissen wir, dass es existiert, weil seine Schwerkraft verhindert, dass Galaxien auseinanderfliegen. Seit Jahrzehnten suchen Physiker nach einem subatomaren Teilchen, um die Dunkle Materie zu erklären, doch diese Suche ist weitgehend gescheitert.
„Die plausibelste Erklärung für das LIGO-Signal, für das es keine konventionelle astrophysikalische Erklärung gibt, ist die Entdeckung eines ursprünglichen Schwarzen Lochs“, sagt der Forscher Alberto Magaraggia.
Ursprüngliche Schwarze Löcher sind ideale Kandidaten für Dunkle Materie, da sie über Masse verfügen und eine Anziehungskraft ausüben, dennoch bleiben sie hinter ihrem Ereignishorizont praktisch unsichtbar.
Warten auf den „Smoking Gun“
Trotz der Aufregung bleibt die wissenschaftliche Gemeinschaft vorsichtig. Es besteht die Möglichkeit, dass das LIGO-Signal lediglich „Rauschen“ war – eine Störung innerhalb der massiven Laserarme des Detektors.
Die Forscher Nico Cappelluti und Alberto Magaraggia von der University of Miami arbeiten daran zu beweisen, dass diese Signale legitim sind. Ihre Modelle deuten darauf hin, dass diese subsolaren Schwarzen Löcher zwar selten sein sollten, sie aber häufig genug sind, um durch aktuelle und zukünftige Technologien entdeckt zu werden.
Der Weg zur Bestätigung erfordert mehr als ein Signal. Um von einem „verlockenden Hinweis“ zu einer wissenschaftlichen Tatsache zu gelangen, brauchen Astronomen einen „schlagenden Beweis“ – eine Reihe konsistenter Entdeckungen, die mit den vorhergesagten Mustern ursprünglicher Schwarzer Löcher übereinstimmen.
Das lange Entdeckungsspiel
Die Geschichte der Physik legt nahe, dass Geduld erforderlich ist. Albert Einstein sagte 1915 Gravitationswellen voraus, aber es dauerte ein Jahrhundert technologischen Fortschritts, bis sie 2015 tatsächlich entdeckt wurden.
Mit bevorstehenden Upgrades der LIGO-, Virgo- und KAGRA-Netzwerke und dem zukünftigen Einsatz der weltraumgestützten LISA (Laser Interferometer Space Antenna) werden endlich die Werkzeuge zur Bestätigung dieser alten kosmischen Relikte gebaut.
Schlussfolgerung: Obwohl die Entdeckung eines subsolaren Schwarzen Lochs noch unbestätigt ist, liefert sie einen wichtigen Hinweis auf der Suche nach ursprünglichen Schwarzen Löchern und schließt möglicherweise die Lücke zwischen dem Urknall und dem Geheimnis der Dunklen Materie.
