Das frühe Universum enthielt viel weniger Miniaturen Schwarze Löcher Was den Ursprung fehlender Materie im Universum zu einem größeren Rätsel macht als bisher angenommen, legt eine neue Studie nahe.
Miniatur- oder primordiale Schwarze Löcher (PBHs) sind Schwarze Löcher, von denen man annimmt, dass sie sich in den ersten Millisekunden nach dem Urknall gebildet haben. Führenden Theorien zufolge entstanden diese kleinräumigen Singularitäten aus schnell kollabierenden Regionen aus dickem, heißem Gas.
Viele Physiker erklären, dass Taschen unendlich dichter Raumzeit die dunkle Materie im Universum sind, ein mysteriöses Wesen, das, obwohl völlig unsichtbar, das Universum viel schwerer macht, als es durch die Materie, die wir sehen, erklärt werden kann.
Aber obwohl diese Hypothese beliebt ist, hat sie ein großes Problem: Wir haben noch keine urzeitlichen Schwarzen Löcher direkt beobachtet. Jetzt hat eine neue Studie eine mögliche Erklärung dafür geliefert, warum sie sich nicht bilden, und eröffnet damit das Problem der Dunklen Materie in der Kosmologie für breitere Spekulationen.
Der Forschung zufolge könnte das moderne Universum aus einer viel geringeren Anzahl ursprünglicher Schwarzer Löcher entstanden sein, als frühere Modelle angenommen hatten. Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse am 29. Mai in der Fachzeitschrift Briefe zur körperlichen Untersuchung.
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„Viele Forscher sind der Meinung, dass… [primordial black holes] „Es ist ein starker Kandidat für Dunkle Materie, aber um diese Theorie zu erfüllen, müsste es eine Menge davon geben“, so der Hauptautor Jason ChristianDoktorand der theoretischen Physik an der Universität Tokio, Das sagte er in einer Erklärung. „Es ist auch aus anderen Gründen interessant. Seit der jüngsten Innovation in der Gravitationswellenastronomie wurden Verschmelzungen binärer Schwarzer Löcher entdeckt, die erklärt werden könnten, wenn PBHs in großer Zahl existieren. Aber trotz dieser starken Gründe für ihre vorhergesagte Häufigkeit haben wir es getan.“ „Keines davon direkt gesehen, und jetzt haben wir ein Modell, das erklären sollte, warum das passiert.“
Loch im Bild
Das Universum entstand vor 13,8 Milliarden Jahren die große ExplosionDas junge Universum wird durch eine unsichtbare Kraft, bekannt als …, nach außen explodieren lassen. Dunkle Energie.
Als das Universum wuchs, sammelte sich gewöhnliche Materie in Wechselwirkung mit Licht um unsichtbare Klumpen Dunkle Materie Um die ersten Galaxien zu erschaffen, die durch ein riesiges kosmisches Netzwerk miteinander verbunden sind. Derzeit gehen Kosmologen davon aus, dass gewöhnliche Materie, dunkle Materie und dunkle Energie etwa 5 %, 25 % bzw. 70 % der Zusammensetzung des Universums ausmachen.
Am Anfang war das Universum undurchsichtig, eine Plasmasuppe, durch die kein Licht dringen konnte, ohne von elektromagnetischen Feldern, die von sich bewegenden Ladungen erzeugt wurden, eingefangen zu werden. Doch nach 380.000 Jahren der Abkühlung und Expansion verschmolz das Plasma schließlich zu neutraler Materie und erzeugte elektrostatische Wellen, die zum ersten Licht des Universums wurden, dem kosmischen Mikrowellenhintergrund (CMB).
Kosmologen haben nach diesen frühen Schwarzen Löchern gesucht, indem sie dieses erste Bild des Universums untersuchten. Bisher wurden jedoch keine gefunden.
Einige Physiker glauben, dass es möglich ist, dass sie die große Anzahl ursprünglicher Schwarzer Löcher, die zur Erklärung der Dunklen Materie erforderlich sind, noch nicht entdeckt haben, einfach weil sie noch nicht gelernt haben, wie man sie entdeckt.
Doch durch die Anwendung eines Modells, das auf einer fortgeschrittenen Form der Quantenmechanik namens Quantenfeldtheorie basiert, auf das Problem kamen die Forscher hinter der neuen Studie zu einem anderen Schluss: Wir können keine ursprünglichen Schwarzen Löcher finden, weil die meisten von ihnen einfach keine sind . Dort.
Es wird angenommen, dass ursprüngliche Schwarze Löcher durch den Zusammenbruch kurzer, aber starker Gravitationswellen entstanden sind, die sich durch das Universum ausbreiten. Durch die Anwendung ihres Modells auf diese Wellen stellten die Forscher fest, dass die Verschmelzung dieser Wellen möglicherweise viel weniger Zeit in Anspruch nimmt als andere Theorien schätzen, um größere Strukturen im gesamten Universum zu bilden. Je weniger Wellen zur Wiederherstellung des Bildes erforderlich sind, desto weniger ursprüngliche Schwarze Löcher wird es geben.
„Es wird allgemein angenommen, dass der Zusammenbruch kurzer, aber starker Wellenlängen im frühen Universum zur Entstehung ursprünglicher Schwarzer Löcher geführt hat“, sagte Christiano. „Unsere Studie legt nahe, dass die Anzahl der PBHs viel geringer sein muss, als erforderlich wäre, wenn sie tatsächlich starke Kandidaten für Dunkle Materie oder Gravitationswellenereignisse wären.“
Um ihre Theorie zu bestätigen, werden die Forscher künftige hochempfindliche Gravitationswellendetektoren wie … in Betracht ziehen. Projekt Laser Interferometer Space Antenna (LISA).Es soll 2035 an Bord einer Ariane-3-Rakete ins All geschickt werden.
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