Physiker sind immer noch auf der Suche nach ursprünglichen Schwarzen Löchern, um das Problem der Dunklen Materie zu lösen

Schon seit einiger Zeit sind Physiker auf der Suche nach dem Ursprünglichen Schwarze Löcher , exotische Objekte, die sich im frühen Universum gebildet haben und eine ganze Reihe kosmischer Spielereien hervorgebracht haben könnten.

Mit einem riesigen 8,2 Meter breiten (das sind 27 Fuß) Teleskop suchen Physiker der University of California in Los Angeles und des Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe in Japan nach Anzeichen dieser Objekte; Ihre Entdeckung könnte sogar darauf hindeuten, dass unser Universum Babyuniversen hervorbrachte, als es selbst ein kleines Kind war.

Was sie zu sehen hoffen, wird nicht gerade so skandalös sein wie ein Blick in alternative Realitäten. Aber wenn ihre neuen Modelle korrekt sind und sie geduldig genug sind, könnten sie einen Urgrund finden schwarzes Loch (PBH) schwebt zwischen uns und einer nahegelegenen Galaxie.

Die Entdeckung eines solchen Objekts hat das Potenzial, mehrere Lücken in unserem Wissen über eine ganze Reihe von Phänomenen zu schließen, angefangen bei der Natur Dunkle Materie zur Verteilung schwerer Elemente im Raum.

Noch verlockender ist, dass es auch ein Hinweis darauf sein könnte, ob unser eigenes Universum nur eines von vielen in einem verzweigten Stammbaum von Multiversen ist, die einst als Babys während der kosmischen Inflation entstanden sind – obwohl über letzteren Punkt noch viel Diskussionsstoff bleiben würde.

Ursprüngliche Schwarze Löcher haben viel mit gewöhnlichen Schwarzen Löchern gemeinsam, die durch kollabierende Sterne entstehen. Bei beiden handelt es sich um intensive Materiekonzentrationen, die beispielsweise die umgebende Raumzeit zu einer Singularität verdichten.

Singularitäten sind selbst merkwürdige Objekte, die aus Punkten bestehen, an denen die raumverzerrende Physik von generelle Relativität Treffen Sie die detaillierteren Metriken der Quantenmechanik. Leider stimmen diese beiden Haupttheorien in bestimmten entscheidenden Details der Realität nicht überein, sodass niemand genau weiß, was eine Singularität ist.

Sogar die umgebende Verzerrung von Raum und Zeit bringt unsere Intuition durcheinander und lässt Raum für Spekulationen, dass es sich um jedes Schwarze Loch handelt ist ein Nabel zu einem völlig separaten Universum .

Es ist nicht so weit hergeholt, wie es klingt. Es gibt jede Menge gute Gründe Ich denke, sobald ein taumelnder Beobachter den Ereignishorizont – eine Linie ohne Wiederkehr – überschreitet, sind Raum und Zeit nicht mehr von einem expandierenden Universum wie unserem zu unterscheiden.

Das würde bedeuten, dass jedes Mal, wenn ein Stern kollabiert und eine Singularität bildet, unser Universum zum Elternteil wird. Mazel tov!

Der Unterschied zwischen PBHs besteht darin, dass sie entstanden wären, als unser Universum etwa eine Sekunde alt war, als die Strahlung dominierte (und sonst nicht viel).

Wenn in einem Bereich genügend Druck ausgeübt wird, könnte dieses konzentrierte Lichtmeer über den Rand in eine Singularität kippen. Und da die Bedingungen bereits extrem waren, würde die erforderliche Masse weit unter der Masse liegen, die selbst für die kleinsten stellaren Schwarzen Löcher erforderlich wäre.

Ursprüngliche Schwarze Löcher sind interessante Ideen, für die es dringend an handfesten Beweisen mangelt. Leider wären kleinere Löcher mit einem Hauch längst verdampft Hawking-Strahlung . Und alles, was groß genug wäre, hätten wir sicherlich inzwischen bemerkt.

Aber es gibt Möglichkeiten, die Forscher noch nicht ausschließen müssen.

In diesem neuen Modell kehrte das Team zu einer Theorie zurück, nach der Quanteneffekte im leeren Raum so etwas wie eine Vakuumblase erzeugen könnten, die den Keim für den Kollaps liefern könnte.

Ihre Berechnungen zeigen, dass diese Bedingungen während einer Zeit schneller Inflation vernünftigerweise urzeitliche Schwarze Löcher mit unterschiedlichen Massen erzeugen könnten. Interessanterweise würden einige davon dem entsprechen, was wir von dunkler Materie erwarten würden.

Das ist eine alte Idee trat eine Weile herum , in dem Maße, dass es als Kandidat immer unwahrscheinlicher erscheint. Wenn sich eine Population dieser klitzekleinen Schwarzen Löcher tatsächlich wie Dunkle Materie verhält, wird sie wahrscheinlich nur einen Teil davon ausmachen Anteil davon .

Um die Skepsis noch zu verstärken, wurde die Methode, mit der das Team nach diesen Objekten suchen will, auch schon einmal ausprobiert.

Letztes Jahr nutzten Forscher die Hyper Suprime-Cam des Subaru-Teleskops, um innerhalb von sieben Stunden fast 200 Schnappschüsse unserer Nachbargalaxie Andromeda zu sammeln, nur um zu sehen, ob möglicherweise ein PBH mit der Masse unseres eigenen Mondes vorbeischwebt.

Abgesehen von ein einziges „vielleicht“ , das Experiment ergab nichts übermäßig Aufregendes.

Aber mit diesem neuen Modell, argumentieren die Forscher, könnten wir dieses Mal Glück haben, wenn wir etwas länger warten – etwa 88 Stunden. Oder ihre Vorhersage zumindest ausschließen.

Die Identifizierung eines ursprünglichen Schwarzen Lochs dieser Größe würde Kosmologen ein Objekt liefern, das zur Erklärung einer Reihe verwirrender Probleme beitragen könnte. Es könnte nicht nur zu unserem Verständnis der Dunklen Materie und ihrer Kollisionen mit Neutronensternen beitragen könnte erklären schnelle Funkstöße .

Möglicherweise haben wir bereits einen Zusammenstoß zwischen diesen leichten Schwarzen Löchern in einer Signatur von a gesehen Gravitationswellenereignis das alle Merkmale einer Neutronensternverschmelzung aufwies, ohne Blitz .

Ob diese uralten Schwarzen Löcher wirklich die Babys unseres eigenen Universums beherbergen, müssten wir durch eine ziemlich revolutionäre Physik bestätigen. Aber die Art von Schwarzen Löchern, die in diesem Szenario entsteht, wäre genau das, wonach wir suchen.

Daumen drücken, Hyper Suprime-Cam könnte vielleicht etwas dazu beitragen Familienalbum .

Diese Forschung wurde veröffentlicht in Briefe zur körperlichen Untersuchung .