Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Kosmologie: Die schwarzen Löcher des Urknalls

Schon gleich nach seinem Beginn könnte eine dichte Schar Schwarzer Löcher das junge Universum durchsetzt haben. Viele der Objekte haben vielleicht bis heute überlebt. Sie wären plausible Kandidaten für die unsichtbare und rätselhafte Dunkle Materie.
Einander umkreisende Schwarze Löcher können Physiker inzwischen anhand von Gravitationswellen vermessen. Möglicherweise verraten die Signale sogar, ob die Objekte aus der Urzeit des Alls stammen.

In den Tiefen des Alls umkreisten sich vor mehr als einer Milliarde Jahren zwei Schwarze Löcher auf immer engeren Spiralbahnen und stürzten schließlich ineinander. Der heftige Vorgang erschütterte das Gefüge der Raumzeit und erzeugte Gravitationswellen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit in alle Richtungen ausbreiteten. Im September 2015 erreichten die Schwingungen schließlich unseren Planeten und machten sich in den Sensoren des Gravitationswellenobservatoriums LIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational Observatory) in den USA durch ein charakteristisches Signal bemerkbar.

Dieser erste direkte Nachweis von Gravitationswellen bestätigte Albert Einsteins 100 Jahre alte Vorhersage solcher Raumzeitschwingungen – die Einstein allerdings für niemals nachweisbar gehalten hatte. Dem Signal zufolge muss jedes der beiden Schwarzen Löcher 30-mal schwerer als die Sonne gewesen sein. Damit waren die Massen zwei- bis dreimal größer als die von üblichen Schwarzen Löchern, die aus Supernova-Explosionen massereicher Sterne hervorgehen. Konnten derartige Objekte überhaupt aus Sternen entstehen? Und selbst wenn zwei besonders massereiche Sterne unabhängig voneinander als solche Monstren endeten, wäre es – zumindest im Verlauf der vermuteten Entwicklung des Universums – unwahrscheinlich, dass sie anschließend zueinanderfanden und verschmolzen. Darum liegt die Annahme nahe, diese massereichen Schwarzen Löcher könnten auf irgendeine andere Weise entstanden sein, ganz ohne Vorläufersterne. Vielleicht hat LIGO also nicht nur Gravitationswellen entdeckt, sondern etwas noch Erstaunlicheres: Schwarze Löcher, die es bereits gab, bevor sich die ersten Sterne bildeten ...

Kennen Sie schon …

Spektrum der Wissenschaft – Wie entstand das Universum?: Bekannte Theorien auf dem Prüfstand

Unser Universum könnte aus winzigen Quantenfluktuationen hervorgegangen sein. Doch ein großes Geheimnis bleibt ungelöst: Was brachte den frühen Kosmos dazu, sich rasend schnell auszudehnen? Im zweiten Artikel unseres Titelthemas stellen wir Ihnen weitere Theorien zur Entstehung des Universums vor, die neben der Urknalltheorie diskutiert werden - etwa Big Bounce oder ein Spiegeluniversum. Außerdem tauchen wir tief in das Innere von Zellen ein: Enthält das menschliche Genom Tausende zusätzliche Bauanleitungen für Proteine, die bisher übersehen wurden – und wenn ja, welche Aufgaben erfüllen sie? Daneben berichten wir über eine neu entdeckte Art von Unendlichkeit, die erklären könnte, ob das mathematische Universum chaotisch oder geordnet ist, sowie über Birkenpech, das schon Neandertaler als hervorragenden Heißkleber nutzten.

Spektrum - Die Woche – Warum ist Grönland gerade so begehrt?

Grönland rückt ins Zentrum geopolitischer Interessen: Welche Ressourcen locken Großmächte, warum stockt der Abbau und welche Optionen hat die EU? Außerdem: Neues zum kosmologischen Standardmodell, Körperfett und Sport sowie mathematische Entscheidungen zwischen Brüchen und Pi.

Spektrum - Die Woche – Die Illusion der Willenskraft

Warum wir nicht an zu wenig Disziplin scheitern und welche Strategien wirklich helfen, Ziele leichter zu verfolgen erfahren Sie in dieser Ausgabe von »Die Woche«. Außerdem: KI-Hype im Kommentar, wie das Muskelgedächtnis funktioniert, wieso das Feuer in Crans-Montana so tödlich war und mehr.

  • Quellen

Quellen

Bird, S. et al.: Did LIGO Detect Dark Matter?. In: Physical Review Letters 116, 201301, 2016

Clesse, S., García-Bellido, J.: Massive Primordial Black Holes from Hybrid Inflation as Dark Matter and the Seeds of Galaxies. In: Physical Review D 92, 023542, 2015

Clesse, S., García-Bellido, J.: The Clustering of Massive Prim­ordial Black Holes and Dark Matter: Measuring their Mass Distribution with Advanced LIGO. In: Physics of the Dark Universe 15, S. 142-147, 2017

García-Bellido, J. et al: Density Perturbations and Black Hole Formation in Hybrid Inflation. In: Physical Review D 54, S. 6040-6058, 1996

Kashlinsky, A.: LIGO Gravitational Wave Detection, Primordial Black Holes, and the Near-IR Cosmic Infrared Background Anisotropies. In: Astrophysical Journal Letters 823, L25, 2016

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.