Urknall-Überbleibsel könnten Dunkle Materie erklären

Schwarze Löcher sind Regionen im All, in denen die Schwerkraft so stark ist, dass nicht einmal Licht entkommen kann. Die meisten entstehen, wenn massereiche Sterne als Supernova explodieren und ihr Kern in sich zusammenfällt – diese Exemplare wiegen mindestens einige Sonnenmassen. Doch im November letzten Jahres registrierte das Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ein ungewöhnliches Signal: die Verschmelzung zweier Objekte, von denen eines weniger als eine Sonnenmasse hatte. Ein so leichtes Schwarzes Loch lässt sich mit der herkömmlichen Sternen-Entstehung nicht erklären.

Forscher der University of Miami um Nico Cappelluti und Alberto Magaraggia haben nun eine alternative Erklärung veröffentlicht: Es könnte sich um ein sogenanntes ‚primordiales‘ Schwarzes Loch handeln – ein Relikt aus den ersten Sekundenbruchteilen nach dem Urknall, lange bevor die ersten Sterne existierten. Diese hypothetischen Objekte könnten winzig wie ein Asteroid oder deutlich größer sein. Bislang wurden sie nie direkt nachgewiesen, aber die Wissenschaftler halten das LIGO-Signal für das bislang stärkste Indiz.

Die Bedeutung reicht weit über die Schwarzen Löcher selbst hinaus. Denn wenn es solche Urzeit-Objekte in großer Zahl gibt, könnten sie das größte Rätsel der Astronomie lösen: die Dunkle Materie. Diese unsichtbare Substanz macht etwa 85 Prozent aller Materie im Universum aus und sorgt durch ihre Schwerkraft dafür, dass Galaxien nicht auseinanderfliegen. Niemand weiß, woraus sie besteht – aber primordiale Schwarze Löcher wären ein natürlicher Kandidat.

Cappelluti und Magaraggia berechneten, wie viele solcher Objekte im Kosmos existieren müssten und wie oft LIGO sie aufspüren sollte. Ihre Ergebnisse, veröffentlicht im Fachjournal The Astrophysical Journal, zeigen: Unterhalbsonnige Schwarze Löcher wie das entdeckte sind selten – genau das, was man erwarten würde, wenn sie einen Teil der Dunklen Materie ausmachen. „Unsere Forschung deutet darauf hin, dass diese primordialen Schwarzen Löcher einen signifikanten Anteil, wenn nicht sogar die gesamte Dunkle Materie erklären könnten“, sagt Cappelluti.

Dennoch warnen die Forscher: Ein einzelnes Signal reicht nicht für den endgültigen Beweis. LIGO und seine Partner-Observatorien in Italien und Japan müssen weitere ähnliche Ereignisse aufzeichnen, um die Existenz primordialer Schwarzer Löcher zu bestätigen. Geplante Upgrades und neue Observatorien wie die europäische Raumsonde LISA (Start 2035) oder das US-Projekt Cosmic Explorer sollen die Suche in den kommenden Jahren massiv beschleunigen. Die Theorie selbst ist nicht neu – sie wurde bereits in den 1960er Jahren von sowjetischen Wissenschaftlern und später von Stephen Hawking entwickelt. Jetzt, sechs Jahrzehnte später, könnte LIGO sie endlich zur Realität machen.