Neue These: Dunkle Materie kommt aus der Zeit vor dem Urknall

Zunehmend werden in der Kosmologie Stimmen laut, nach denen der Urknall keineswegs den Anfang unseres Universums und der Zeit darstellte. Diese Hypothese könnte uns auch dem Verständnis über Schwarze Löcher und Dunkle Materie voranbringen.

Keine Singularität

Nach der aktuell vorherrschenden Meinung in der Kosmologie hat mit der Singularität des Urknalls alles begonnen: Raum, Materie und Zeit. Es gibt unter den theoretischen Physikern aber zunehmend auch Ablehnung dieses allumfassenden Anfangs. Ein alternativer Ansatz ist unter anderem ein Springen zwischen Phasen der Kontraktion und Expansion, sodass das Universum am Beginn zwar winzig und komprimiert, aber keineswegs nur ein Punkt war.

Laut einer kürzlich veröffentlichten Studie könnte die Dunkle Materie aus Schwarzen Löchern bestehen, die während einer Übergangsphase zwischen der letzten Kontraktion des Universums und seiner aktuellen Expansion entstanden sind - also vor dem Urknall. Wenn diese Annahme zutrifft, könnten die Gravitationswellen, die bei der Entstehung dieser schwarzen Löcher entstanden sind, von zukünftigen Gravitationswellen-Observatorien nachgewiesen werden. Dies könnte als Bestätigung für dieses Szenario der Entstehung Dunkler Materie dienen.


Beobachtungen der Bewegung von Sternen in Galaxien und der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung - dem Nachglühen des Urknalls - deuten darauf hin, dass etwa 80 Prozent der Materie im Universum aus dunkler Materie besteht, einer Substanz, die weder Licht reflektiert, absorbiert noch emittiert. Trotz ihrer großen Menge ist es Wissenschaftlern bisher nicht gelungen, die genaue Natur der dunklen Materie zu bestimmen.

In der neuen Studie untersuchten die Forscher ein Szenario, in dem dunkle Materie aus primordialen schwarzen Löchern besteht, die durch Dichteschwankungen während der letzten Kontraktionsphase des Universums entstanden sind. Diese Phase endete kurz vor der Expansion, die wir heute beobachten. Die Ergebnisse der Studie wurden im Journal of Cosmology and Astroparticle Physics veröffentlicht.

Waren auf LISA

"Kleine, primordiale schwarze Löcher können in den sehr frühen Stadien des Universums entstehen und wenn sie nicht zu klein sind, wird ihr Zerfall durch Hawking-Strahlung nicht effizient genug sein, um sie zu eliminieren. Daher könnten sie noch immer existieren", erklärte Patrick Peter, Forschungsdirektor am französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS), der an der Studie nicht beteiligt war. "Mit einer Masse, die ungefähr der eines Asteroiden entspricht, könnten sie zur dunklen Materie beitragen oder dieses Problem sogar vollständig lösen."

Die Wissenschaftler hoffen, ihre Vorhersagen mithilfe von Gravitationswellen-Observatorien der nächsten Generation zu überprüfen. Diese könnten Wellen nachweisen, die während der Entstehung der schwarzen Löcher in ihrem Modell erzeugt wurden. Einrichtungen wie die Laser Interferometer Space Antenna (LISA) und das Einstein-Teleskop könnten diese Gravitationswellen in den kommenden Jahrzehnten aufspüren und damit klären, ob primordiale schwarze Löcher tatsächlich die Dunkle Materie darstellen.


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