Fysiker föreslår: Mörk materia består av svarta hål från döda universum

En ny teori från fysikern Enrique Gaztanaga, publicerad i tidskriften Physical Review D, utmanar vår förståelse av universums uppkomst och mörk materia. Enligt studien kan den osynliga substansen som utgör upp till 85 procent av universums massa bestå av primordiala svarta hål – rester från ett tidigare universum som kollapsade innan Big Bang.

Universum som ett evigt kretslopp

Gaztanagas teori bygger på den kontroversiella idén om Big Bounce, ett evigt kretslopp där universum expanderar och sedan dras ihop igen för att sedan åter expandera. I denna modell kan svarta hål som bildades under det tidigare universums slutfas ha överlevt kollapsen och blivit kvar som reliquer i det nuvarande universumet.

"Universum kan ha börjat mer än en gång, och de mörka strukturerna som formar galaxer idag kan vara rester från en tid före Big Bang," skriver Gaztanaga i en essä för The Conversation.

Svarta hål som mörk materia

Att mörk materia kan bestå av svarta hål är en lockande idé. Båda fenomenen är osynliga men extremt massiva, vilket innebär att vi slipper leta efter nya partiklar eller revolutionerande fysik. Istället kan de svarta hålen vara primordiala, bildade redan under de första sekunderna efter Big Bang under extrema förhållanden.

Till skillnad från vanliga svarta hål, som uppstår när en stjärna exploderar, kan dessa ha varit så små som en atom från början. Även om inga sådana svarta hål har upptäckts ännu, tror många fysiker att de existerar. Enligt Gaztanagas modell kan vissa av dem vara rester från det tidigare universum som kollapsade till en singularitet – men inte allt.

Hur svarta hål överlevde döden

I studien visar Gaztanaga att objekt större än 90 meter kunde ha överlevt övergången från kollaps till ny expansion. Dessa reliquer kan inkludera svarta hål, gravitationsvågor och densitetsfluktuationer som bevarar information från en tidigare kosmisk epok.

"I vårt arbete fann vi att objekt större än 90 meter kunde ha överlevt övergången från kollaps till expansion," säger Gaztanaga. "Detta lämnar efter sig reliquer som kan inkludera svarta hål, gravitationsvågor och densitetsfluktuationer."

I denna modell kan de svarta hålen antingen ha överlevt direkt eller bildats från materiaklumpar som kollapsade till kompakta objekt. Gaztanaga förklarar att galaxer och stjärnor från den tidigare fasen kan ha omvandlats till svarta hål, vilket "raderar deras detaljerade struktur men bevarar deras massa".

Möjliga förklaringar till galaxernas mysterier

Om teorin stämmer kan de kvarvarande svarta hålen utgöra en betydande del av mörk materia. De skulle också kunna förklara varför vi hittar supermassiva svarta hål som existerade bara några hundra miljoner år efter Big Bang – något som borde vara omöjligt eftersom de normalt behöver miljarder år för att växa till sin storlek.

Men Gaztanaga varnar: "Mycket arbete återstår att göras." Idéerna måste testas mot data från gravitationsvågsbakgrunden, galaxundersökningar och precisionsmätningar av den kosmiska bakgrundsstrålningen.

"Dessa idéer måste testas mot data – från gravitationsvågsbakgrunden till galaxundersökningar och precisionmätningar av den kosmiska bakgrundsstrålningen."

Även om teorin är spekulativ, öppnar den nya dörrar för att förstå universums uppkomst och mörk materia. För forskare som Gaztanaga handlar det om att utmana etablerade uppfattningar och utforska alternativa förklaringar till universums största mysterier.