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Keine Dunkle Materie: Voyager 1 findet keine Hawking-Strahlung früher Schwarzer Löcher

Entstanden beim Urknall unzählige Schwarze Minilöcher? Wenn ja, dann anscheinend nicht genug, um die Dunkle Materie zu erklären.
Künstlerische Darstellung davon, wie kein Schwarzes Loch jemals ausgesehen hat.Laden...

Beim Urknall entstandene, sehr kleine Schwarze Löcher galten als mögliche Kandidaten für die Dunkle Materie. Doch neue Daten zeigen, dass sie wohl höchstens ein zehntel Prozent dieses nicht beobachtbaren Massenanteils im Universum ausmachen. Wie Mathieu Boudaud und Marco Cirelli von der Sorbonne in »Physical Review Letters« berichten, geht das aus Daten der Raumsonde Voyager 1 hervor. Sie hat das All nach Elektronen einer bestimmten Energie abgesucht, die laut einer populären Theorie von Schwarzen Löchern abgegeben wird. Diese Hawking-Strahlung müsste durch quantenmechanische Effekte am Horizont der dunklen Giganten entstehen.

Boudaud und Cirelli haben in ihrer Arbeit nach einer besonderen Klasse Schwarzer Löcher Ausschau gehalten: Sie hätten bloß eine Masse im Bereich von Kometen und Asteroiden. Bisher ist unklar, ob Schwarze Löcher dieser Größe überhaupt existieren. Gibt es sie wirklich und senden sie wirklich Hawking-Strahlung aus, müssten Elektronen und Positronen mit Energien von einigen Millionen Elektronvolt durchs All driften.

Diese Strahlung würde vom Magnetfeld der Sonne abgelenkt, so dass man sie in Erdnähe nicht messen kann. Voyager 1 dagegen befindet sich jenseits der Heliopause im interstellaren Medium und könnte die Teilchen prinzipiell detektieren.

Positronen und Elektronen verlieren auf ihrem Weg durchs interstellare Medium recht schnell ihre Energie. Deswegen könnte Voyager nur Teilchen von Quellen im Radius von einigen tausend Lichtjahren aufspüren – das sei aber genug, um eine mittlere Dichte für diese Objekte zu bestimmen, meinen Boudaud und Cirelli.

Mit ihrer Studie nehmen sie den untersten Massenbereich ins Visier, den heutige Schwarze Löcher rein theoretisch einnehmen könnten – die Objekte wären gerade so groß, dass sie seit Beginn des Universums noch nicht verdampft sind, aber wiederum zu klein, um sich durch Gravitationslinsenereignisse zu verraten.

Immer wieder durchkämmen Astrophysikern das All nach größeren Schwarzen Löchern. Eine 2018 veröffentlichte Untersuchung hatte beispielsweise Hinweise geliefert, dass es zu wenige von ihnen gibt um die Dunkle Materie zu erklären.

Nun wird auch die Luft für die kleineren, gänzlich hypothetischen Objekte dünn: Nach der Analyse der beiden Wissenschaftler ist der von Voyager 1 gemessene Teilchenfluss um den Faktor 1000 bis 1 000 000 zu gering, als dass Schwarze Löcher dieser Größe zur Dunklen Materie beitragen könnten. Die Ergebnisse passen gut zu Messungen des kosmischen Gammastrahlenhintergrunds, die ebenfalls den möglichen Beitrag solcher primordialer Schwarzer Löcher zur Dunklen Materie stark einschränken.

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