Universum existierte vor dem Urknall, sagt Studie

ESA

Nicht jeder glaubt, dass das Universum mit dem Urknall entstanden ist. Für die einen gab es gleich zwei Urknalle, während für andere das Universum zwischen Expansions- und Kontraktionsphasen oszilliert, ohne in eine Singularität zu münden. Dies ist zweifellos eine faszinierende, wenn auch schwer zu beweisende Perspektive, die ein anderes Bild als die heute am weitesten akzeptierte Theorie vermittelt. Doch vor kurzem haben einige Forscher möglicherweise Beweise für ein geheimes Leben im Universum vor dem Urknall gefunden, das mit schwarzen Löchern und dunkler Materie zusammenhängt. Wir wollen sehen, was es damit auf sich hat.

Sind schwarze Löcher und dunkle Materie ein und dasselbe?

Die dunkle Materie ist seit langem Gegenstand eingehender Untersuchungen: Wir wissen, dass sie existiert, aber wir können sie nicht „sehen“, außer durch einige ihrer Auswirkungen auf die sie umgebende Materie. Dunkle Materie emittiert, absorbiert oder reflektiert keine elektromagnetische Strahlung, aber sie hat Auswirkungen auf die Schwerkraft und die Rotationsgeschwindigkeit von Galaxien. Es handelt sich also um eine Art von Materie, die wir nur anhand ihrer Auswirkungen untersuchen können, ähnlich wie bei den schwarzen Löchern.

Und genau diese prinzipielle Ähnlichkeit ist nicht unbemerkt geblieben: In einer kürzlich im Journal of Cosmology and Astroparticle Physics veröffentlichten Studie wurde die Hypothese aufgestellt, dass die dunkle Materie aus urzeitlichen schwarzen Löchern entstanden sein könnte. Aber wann könnten diese schwarzen Löcher entstanden sein? Für die Forscher gibt es keinen Zweifel: vor dem Urknall.

Vom Urknall zu (primordialen) Schwarzen Löchern

EHT Collaboration/Wikimedia Commons - CC BY 4.0

An dieser Stelle kehren wir zu der in der Einleitung erwähnten kosmologischen Theorie zurück, denn die Verbindung zwischen primordialen schwarzen Löchern und dunkler Materie könnte ein Beweis für den Big Bounce sein. Nach dieser Theorie entstand das Universum nicht aus einer Singularität, gefolgt von einer rasanten Expansionsphase, wie wir sie als Urknall kennen, sondern aus einem oszillierenden Muster von Expansionen und Kontraktionen.

Den Forschern zufolge schrumpfte das Universum vor mehr als 13 Milliarden Jahren auf eine winzige Größe zusammen, bevor es sich wieder ausdehnte, was zu einer Zunahme der Materiedichte führte, die wiederum zur Bildung der ursprünglichen schwarzen Löcher beitrug. Wir sprechen hier von Himmelskörpern, die die Masse eines Asteroiden und einen unendlich kleinen Durchmesser haben, aber immer noch groß genug sind, um von der Hawking-Strahlung nicht vollständig weggefegt zu werden. Jedenfalls nicht in 13 Milliarden Jahren. Aber was bedeutet das für das Universum, für die Physik und für die dunkle Materie?

Am Ursprung des Universums?

Der Nachweis, dass die dunkle Materie aus vielen kleinen ursprünglichen schwarzen Löchern besteht, könnte der Erforschung dieses wichtigen Bestandteils des Universums Auftrieb geben. Andererseits könnten wir aufhören, nach Teilchen zu suchen, die nur durch die Schwerkraft mit der Materie interagieren, und stattdessen nach kleinen schwarzen Löchern suchen, die über das gesamte Universum verstreut sind: Einige tun dies bereits. Und das ist nicht die einzige Konsequenz: Den Forschern zufolge stimmen die Eigenschaften eines oszillierenden Universums wie dem skizzierten mit der Krümmung des Raums und der kosmischen Hintergrundstrahlung in ihren frühen Stadien überein. Doch so einfach ist es nicht.

Um ihre Theorie zu überprüfen, muss das internationale Team, das an der Studie arbeitet, Gravitationswellen nachweisen, die in der vorhergehenden Phase der Kontraktion des Universums entstanden sind. Bislang ist dies nicht möglich, zumindest nicht mit den derzeit verfügbaren Instrumenten, aber wer weiß, was die Zukunft bringt. Vielleicht werden uns schon die Laser Interferometer Space Antenna, kurz LISA, und das Einstein-Teleskop eine Antwort auf diese Frage geben können. Und alles revolutionieren, was wir über den Ursprung des Universums wussten.