Physiker vermutet: Dunkle Materie besteht aus Schwarzen Löchern überlebender Universen

Eine radikale neue Hypothese zur Dunklen Materie

Dunkle Materie, die unsichtbare und bisher hypothetische Substanz, die etwa 27 % des Universums ausmacht, könnte aus Schwarzen Löchern bestehen, die den Kollaps früherer Universen überlebt haben. Diese provokante These vertritt der Physiker Enrique Gaztanaga in einer aktuellen Studie, die im Fachjournal Physical Review D veröffentlicht wurde.

In einem Essay für The Conversation erklärt Gaztanaga seine Theorie, die auf zwei zentralen Konzepten beruht: dem „Big Bounce“ und den sogenannten primordialen Schwarzen Löchern.

Der „Big Bounce“: Ein Universum ohne Anfang und Ende

Der „Big Bounce“ ist eine umstrittene Idee, die besagt, dass der Urknall nicht der absolute Anfang war, sondern Teil eines endlosen Zyklus. In diesem Modell dehnt sich das Universum aus, zieht sich wieder zusammen und beginnt von Neuem. Gaztanaga argumentiert, dass die Strukturen, die heute Galaxien formen, Überreste aus einer Zeit vor dem Urknall sein könnten.

„Das Universum könnte nicht nur einmal entstanden sein, sondern sich in einem endlosen Kreislauf aus Expansion und Kontraktion befinden“, schreibt Gaztanaga. „Die dunklen Strukturen, die Galaxien heute prägen, könnten Relikte aus einer Ära vor dem Urknall sein.“

Primordiale Schwarze Löcher als Kandidaten für Dunkle Materie

Schwarze Löcher als Erklärung für Dunkle Materie haben einen entscheidenden Vorteil: Beide sind unsichtbar, aber extrem massereich. Diese Theorie kommt ohne die Annahme neuer, unentdeckter Teilchen oder fundamentaler Physik aus. Besonders im Fokus stehen primordiale Schwarze Löcher, die sich bereits Sekunden nach dem Urknall gebildet haben könnten.

Im Gegensatz zu stellaren Schwarzen Löchern, die aus dem Tod massereicher Sterne entstehen, entstanden primordiale Schwarze Löcher direkt aus den extremen Bedingungen des frühen Universums. Sie könnten so klein wie ein Atom gewesen sein und sollten heute im gesamten Kosmos verteilt sein – bisher wurden jedoch keine nachgewiesen.

Trotzdem glauben viele Physiker an ihre Existenz. In Gaztanagas Modell könnten einige dieser Schwarzen Löcher Relikte eines früheren Universums sein, das in sich zusammenstürzte und alles – bis auf fast alles – zerstörte.

Wie Schwarze Löcher den Tod eines Universums überleben

Gaztanaga und sein Team haben berechnet, dass Objekte mit einer Größe von mehr als 90 Metern den Übergang von der Kontraktion zur erneuten Expansion überdauern könnten. Diese „Relikte“ könnten Schwarze Löcher, Gravitationswellen und Dichteschwankungen umfassen.

„In unserer Arbeit haben wir festgestellt, dass Objekte größer als 90 Meter den Kollaps überstehen könnten“, erklärt Gaztanaga. „Dadurch bleiben ‚Relikte‘ erhalten, die Informationen aus einer früheren kosmischen Epoche tragen. Dazu gehören Schwarze Löcher, Gravitationswellen und Dichteschwankungen.“

Diese Relikte könnten auf zwei Wegen entstehen: Entweder überleben sie den Kollaps direkt oder bilden sich aus Materieklumpen, die zu hochkompakten Objekten kollabieren. „Galaxien und Sterne aus der Kontraktionsphase werden zu Schwarzen Löchern“, so Gaztanaga. „Dabei geht zwar die detaillierte Struktur verloren, aber die Masse bleibt erhalten.“

Dunkle Materie aus Schwarzen Löchern – eine plausible Lösung?

Wenn der „Big Bounce“ ausreichend viele dieser Relikte erzeugt, könnten sie einen signifikanten – möglicherweise sogar dominierenden – Anteil der Dunklen Materie ausmachen. Zudem könnten sie erklären, warum wir supermassereiche Schwarze Löcher bereits wenige hundert Millionen Jahre nach dem Urknall beobachten. Normalerweise benötigen diese Objekte viel mehr Zeit, um ihre enorme Masse anzusammeln.

Doch Gaztanaga warnt: „Viel Arbeit bleibt noch zu tun. Die Ideen müssen anhand von Daten überprüft werden – von Gravitationswellenhintergründen über Galaxienvermessungen bis hin zu präzisen Messungen der kosmischen Hintergrundstrahlung.“

Fazit: Eine faszinierende, aber noch unbewiesene Theorie

Die Hypothese, dass Dunkle Materie aus Schwarzen Löchern überlebender Universen besteht, ist spekulativ, aber nicht unmöglich. Sie bietet eine elegante Erklärung für eines der größten Rätsel der modernen Astrophysik – ohne auf exotische Teilchen oder neue Physik zurückgreifen zu müssen. Sollte sich die Theorie bestätigen, könnte sie unser Verständnis des Kosmos grundlegend verändern.

Bis dahin bleibt die Suche nach Dunkler Materie eine der größten Herausforderungen der Wissenschaft.