"Eine große Population kleiner Schwarzer Löcher hätte den jungen Kosmos mit Partikeln und Strahlung überfluten können und ihren eigenen, SL-angetriebenen Urknall erzeugt haben können, schlagen Physiker in einem neuen Papier vor.
Bis jetzt gibt es nur einen bestätigten Weg, Schwarze Löcher zu machen. Sie müssen mit einem massiven Stern beginnen und ihn dann sterben lassen. Gegen Ende seiner Lebensdauer bricht sein Kern unter seinem eigenen Gewicht zusammen. Da keine andere Kraft diesem Druck standhalten kann, kollabiert es weiter zu einem unendlich kleinen Punkt: einer Singularität. Astronomen glauben, dass alle Schwarzen Löcher im Universum, von denen mit stellarer Masse, die jede Galaxie bevölkern, bis zu den supermassereichen Schwarzen Löchern, die in galaktischen Kernen sitzen, auf diese Weise entstanden sind.
Aber vielleicht gibt es noch einen anderen Weg. Das frühe Universum war chaotisch und energiegeladen, besonders nach der Inflation, dem hypothetischen Ereignis, das ein unglaubliches Expansionsereignis auslöste, das unser Universum in weniger als einer Sekunde zu enormen Größen aufblähte.
Als die Inflation endete, erzitterte und vibrierte die Raumzeit selbst mit den freigesetzten aufgestauten Energien. Das Universum könnte so gewalttätig geworden sein, dass zufällige Taschen der Raumzeit spontan kritische Schwellenwerte in Dichte und Größe erreicht haben könnten, wodurch die Bildung von "ursprünglichen" Schwarzen Löchern ausgelöst wurde, die das Universum überfluteten.
Astronomen haben Jahrzehnte damit verbracht, nach diesen ursprünglichen Schwarzen Löchern zu suchen, die ursprünglich von Stephen Hawking vorgeschlagen wurden, und ihre Möglichkeit bisher ausgeschlossen. Unzählige Beobachtungen haben eine leere Suche erklärt, da jedes Schwarze Loch, das größer als etwa eine Milliarde Gramm ist (etwa die Masse eines typischen Berges auf der Erde), die nachfolgende Entwicklung des Universums beeinflusst und bekannte Beobachtungen verletzt hätte.
Wenige Forscher haben diesen kleineren, bergschweren Schwarzen Löchern Aufmerksamkeit geschenkt, die sich nach der Inflation gebildet haben könnten. Also untersuchte ein Team von Physikern im Detail, wie sich diese kleineren Schwarzen Löcher verhalten hätten können – und wie wir sie entdecken könnten. Sie veröffentlichen detailliert ihre Ergebnisse im Online-Preprint-Datenbank arXiv.
Alle Schwarzen Löcher haben eine begrenzte Lebensdauer. Dank Hawking wissen wir, dass Schwarze Löcher nicht komplett schwarz sind. Stattdessen setzen sie langsam Strahlung durch einen exotischen Quantenprozess frei, der an ihren Ereignishorizonten stattfindet. Dieser als Hawking-Strahlung bekannte Prozess ist unglaublich langsam. Ein typisches Schwarzes Loch mit stellarer Masse setzt jedes Jahr nur ein Strahlungsteilchen frei. Aber kleinere Schwarze Löcher setzen Strahlung schneller frei. Diese kleineren ursprünglichen Schwarzen Löcher hätten nicht lange gelebt, da Hawking-Strahlung sie in nur wenigen Minuten zum Verdampfen gebracht hätte.
Das war lange vor der nächsten bedeutenden Epoche in der Geschichte des Universums, der Entstehung der ersten Elemente. Diese Schwarzen Löcher hätten sich also den derzeitigen Beobachtungsbeschränkungen entziehen können, weil sie die Szene früh genug verlassen hätten.
Aber wir können immer noch Wege finden, kleine primordiale Schwarze Löcher zu entdecken, wie die Forscher in ihrer Arbeit detailliert beschreiben.
Die bemerkenswerteste Auswirkung ist, dass diese Schwarzen Löcher die Entwicklung des Universums verzögert haben könnten. Unser Kosmos erweitert sich ständig. Nach der Inflation sank die Dichte von Materie und Strahlung schnell, da all dieses Material in einem ständig wachsenden Volumen verdünnt wurde.
Aber die ursprünglichen Schwarzen Löcher hätten diese typische Entwicklung verhindern können. Sobald sie sich gebildet hatten, hätten sie begonnen, Hawking-Strahlung auszusenden und ihre Masse in Strahlung umzuwandeln. Diese kleinen Schwarzen Löcher könnten genauso schnell zusätzliche Strahlung hinzugefügt haben, wie das Universum sie verdünnt hat, und so die Dichte in den ersten Minuten nach dem Urknall konstant gehalten haben, erklärten die Physiker.
Dieses Szenario hätte das Universum in eine Art „Stasis“ versetzt und die normale expansionsgetriebene Evolution des Kosmos angehalten, während die Schwarzen Löcher verdampften. Die Forscher entdeckten, dass dies den Schwarzen Löchern ermöglicht hätte, eine Reihe von Auswirkungen auf das Universum zu haben, ohne bekannte Beobachtungen zu verletzen. Sie werden geboren, sie tun etwas Interessantes, während das Universum pausiert, und sie verschwinden, während sich der Rest der kosmischen Geschichte normal entwickelt.
Beispielsweise könnte die Verdunstung dieser ursprünglichen Schwarzen Löcher dafür verantwortlich gewesen sein, das Universum mit dunkler Materie oder dunkler Energie zu füllen. Oder sie könnten den Prozess der Baryogenese ausgelöst und das Universum gezwungen haben, mehr Materie als Antimaterie zu haben.
Und ursprüngliche Schwarze Löcher könnten das Universum auch mit einer einzigartigen Signatur von Gravitationswellen überflutet haben, die Wellen in der Raumzeit sind. Aktuelle Gravitationswellendetektoren haben nicht die Empfindlichkeit, um diese Gravitationswellen zu finden, aber zukünftige weltraumgestützte Detektoren – wie die Laser Interferometer Space Antenna, die im nächsten Jahrzehnt gestartet werden soll – könnten dies tun."
