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Im jungen Universum gab es keine erstaunlich großen Schwarzen Löcher
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Mainz
astronews.com
9. November 2026
Ein Forschungsteam hat in den Daten der kosmische
Mikrowellenhintergrundstrahlung des Satelliten Planck nach Hinweisen
auf "erstaunlich große Schwarze Löcher", sogenannte SLABs, gesucht. In ihnen
könnten sich, so eine These, kurz nach dem Urknall erhebliche Mengen an Dunkler
Materie befunden haben. Fündig wurde das Team allerdings nicht.
Der Zusammenbruch von Materieüberdichten zu
primordialen Schwarzen Löchern im frühen
Universum hätte das Spektrum der Fluktuationen
der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung
verändern müssen.
Bild: Christopher Gerlach [Großansicht] |
Auch wenn die Physik heute weiß, dass Dunkle Materie existieren muss, sind
noch immer viele Fragen zu diesem Thema offen – beispielsweise, woraus sie
besteht. Forschende der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz (JGU) haben nun die
Liste der möglichen Lösungen für dieses Rätsel eingegrenzt, indem sie Messungen
der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung analysierten, die vom
Planck-Satelliten aufgenommen wurden. In einer jetzt veröffentlichten Studie
beschreiben sie, warum ihre Ergebnisse eine Theorie für das Verhalten Dunkler
Materie nach dem Urknall ausschließen.
"Eine mögliche Lösung für das Rätsel der Dunklen Materie war, dass sie sich
kurz nach dem Urknall in riesigen Schwarzen Löchern mit Massen zwischen 100
Millionen und 10 Milliarden Milliarden Sonnenmassen angesammelt haben könnte",
sagt Christopher Gerlach, theoretischer Physiker an der JGU und an deren
Exzellenzcluster PRISMA⁺⁺. Diese Ansammlung müsste jedoch derart deutliche
Spuren im jungen Universum hinterlassen haben, dass sie bis heute in der
kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung (CMB) sichtbar wären.
Die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung ist das Licht, das freigesetzt
wurde, als das Universum gerade einmal 380.000 Jahre alt war. Um sie zu messen,
muss man hochspezialisierte Geräte einsetzen und die Erdatmosphäre verlassen.
Das Planck-Weltraumobservatorium der ESA hat genau das getan und während seiner
viereinhalbjährigen Betriebszeit bis zu seiner endgültigen Abschaltung im
Oktober 2013 einzigartig detaillierte Messungen dieses "Echos des Urknalls"
durchgeführt.
"Dass wir auch 13 Jahre nach seiner Stilllegung noch immer neue Erkenntnisse
über die Entwicklung und Struktur des Universums gewinnen, zeigt, wie wichtig
der Planck-Satellit für Physiker war und ist", erklärt Gerlach. Seine Messungen
ermöglichen präzisere Berechnungen des Anteils an sichtbarer und Dunkler Materie
im Universum. Die Analyse von primordialen Schwarzen Löchern, die kurz nach dem
Urknall entstanden, hat bereits gezeigt, dass sie wahrscheinlich nicht die
gesamte Dunkle Materie des Universums enthielten. Das Forschungsteam der JGU
konzentrierte sich deshalb auf die Untergruppe der sogenannten "stupendously
large black holes" ("erstaunlich große Schwarze Löcher", SLABs), die zumindest
einen wesentlichen Teil der Dunklen Materie enthalten haben könnten.
Nicholas Leister, ein weiterer Physiker der JGU im Forschungsteam führt aus:
"Hätten diese SLABs in großer Zahl existiert und erhebliche Mengen an Dunkler
Materie enthalten, hätten sie durch ihre einzigartigen Störungen einen
charakteristischen Abdruck im CMB hinterlassen – oder, kurz gesagt, sie körnig
gemacht.“ Die Physikerinnen und Physiker modellierten, wie dieser Abdruck
aussehen müsste, und verglichen ihn mit den tatsächlichen Messungen. Es wurde
keine ausreichende Körnigkeit festgestellt, was die Möglichkeit ausschließt,
dass SLABs einen wesentlichen Teil der Dunklen Materie ausmachen.
SLABs galten bisher als mögliche Erklärung für mehrere andere Phänomene im
frühen Universum. Eines davon ist der Nanohertz-Gravitationswellenhintergrund
oder das "Summen", das in Pulsar-Timing-Arrays nachgewiesen wurde; ein weiteres
sind die überraschend großen frühen Galaxien, die vom James-Webb-Teleskop
beobachtet wurden. "Auch diese Fragen werden wahrscheinlich nicht durch SLABs
beantwortet werden können, da unsere Ergebnisse zeigen, dass es sie nicht in
großer Zahl gab", sagt Leister. "Das frühe Universum birgt noch viele Rätsel,
die darauf warten, gelöst zu werden."
Die Studie wurde jetzt in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.
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