Astronomen haben lange studiertdie Natur von Schwarzen Löchern: hinterfragen, wie sie sich bilden; wie sie funktionieren; wie sie ihre Umgebung beeinflussen und welche Rolle sie bei der Entwicklung des Universums spielen. Diese Objekte gehören zu den faszinierendsten Himmelsphänomenen, die es gibt, aber so viele Dinge an ihnen bleiben ein RätselEine spekulative Idee ist zum Beispiel, dass das Universum kann gebildet worden sein von einem Schwarzen Loch aus einem anderen Universum, und jetzt haben Astronomen weitere Beweise dafür entdeckt, dass Schwarze Löcher zu Beginn der Zeit existierten.
Eine neue Studie veröffentlicht von der Astrophysikalisches Journal zeigt an, dass winzige Schwarze Löcher kurz nach dem Urknall unser Universum hervorgebracht haben könnten. Diese ursprünglichen Schwarzen Löcher spielten laut der Studie wahrscheinlich eine große Rolle bei der beschleunigten Bildung von Sternen und Galaxien.
Schon in den 70er Jahren schlugen Stephen Hawking und Bernard Carr vor, dass winzige Schwarze Löcher zeitgleich mit der Geburt des Universums entstanden sein könnten.Hawking und Carr argumentierten, dass in den ersten Sekundenbruchteilen des Universums kleine Dichteschwankungen bestimmten Regionen zusätzliche Masse verliehen haben könnten. Diese Regionen könnten dann zu einem schwarzen Loch kollabiert sein.
Wenn es sie gibt, wurden diese ursprünglichen Schwarzen Löcher wahrscheinlich in großer Zahl in der ersten Sekunde des Urknalls vor etwa 13,77 Milliarden Jahren geschaffen. Während die kleinsten durch die Emission von Hawking-Strahlung inzwischen verschwunden wären, Hawkings Berechnungen zeigten auch, dass möglicherweise noch heute Schwarze Löcher im Universum lauern, deren Masse größer ist als die eines kleinen Asteroiden.
Dunkle Materie? Was?
Die möglicherweise wichtigste oder zumindest interessanteste Folgerung der aktuellen Forschung ist, dass diese Schwarzen Löcher für dunkle Materie verantwortlich sein könnten, von der angenommen wird, dass sie etwa 85% der gesamten Materie im Universum ausmacht, aber wir haben keine Ahnungwo es entstanden ist oder wie es im Allgemeinen existiert. Diese winzigen Schwarzen Löcher selbst könnten die schwer fassbare Dunkle Materie an und für sich sein. Wir sind nicht in der Lage, diese ursprünglichen Schwarzen Löcher zu sehen oder zu studieren, aber ihre kombinierte Masse könnte bedeuten, dass sie für eines von ihnen verantwortlich sinddie größten Mysterien der Astrophysik: der Ursprung der Dunklen Materie.
"Unsere Studie zeigt, dass wir ohne Einführung neuer Teilchen oder neuer Physik die Geheimnisse der modernen Kosmologie von der Natur der Dunklen Materie selbst bis zum Ursprung supermassereicher Schwarzer Löcher lösen können", Nico Cappelluti, Assistenzprofessor an der University of Miami undMitautor vondie neue Studie, Anmerkungen.
Zusätzlich zu der Erklärung, wie diese Schwarzen Löcher für dunkle Materie verantwortlich sein könnten, diese Forschung legt nahe, "Wenn sich die meisten Schwarzen Löcher unmittelbar nach dem Urknall gebildet hätten, hätten sie im frühen Universum zu verschmelzen beginnen und im Laufe der Zeit immer mehr massereiche Schwarze Löcher bilden können."
"Nach diesem Modell wäre das Universum überall mit Schwarzen Löchern gefüllt. Um diese Klumpen 'dunkler Materie' würden sich Sterne bilden und über Milliarden von Jahren Sonnensysteme und Galaxien erschaffenUrzeitliche Schwarze Löcher, würden sie früher im Universum existieren, als vom ‚Standard‘-Modell erwartet. Urzeitliche Schwarze Löcher könnten dann die Keime sein, aus denen sich alle Schwarzen Löcher bilden, einschließlich desjenigen im Zentrum unserer eigenen Milchstraße.“laut der Europäischen Weltraumorganisation
Was wir über primordiale Schwarze Löcher und die Existenz früher schwarzer Löcher sagen
Bevor wir uns mit primordialen Schwarzen Löchern befassen, müssen wir verstehen, wie die typischsten Schwarzen Löcher aufgebaut sind und wie sie funktionieren. Wie bereits erwähnt, entstehen Schwarze Löcher mit stellarer Masse, wenn ein massereicher Stern, viel größer und massereicher als unsere Sonne, erreichtdas Ende seines Lebens. Das gesamte verbleibende Gas wird in den Weltraum ausgespeist und bildet einen Supernova-Überrest, aber mit dem Kern passiert etwas Interessantes. Angenommen, der Stern war massiv genug, um zu überwinden, ein Weißer Zwerg, ein Neutronenstern oder ein Pulsar zu werden,es beginnt vollständig in sich zusammenzufallen und bildet schließlich etwas, das als Singularität bezeichnet wird.
Eine Singularität ist einer der wichtigsten Teile eines Schwarzen Lochs. Es gibt auch einen Ereignishorizont, an dem nichts – nicht einmal Licht – der Gravitation des Schwarzen Lochs entkommen kann.
Dies kann verstanden werden, indem man an die Fluchtgeschwindigkeit denkt – wie schnell sich etwas bewegen muss, um der Schwerkraft eines anderen Objekts zu entkommen. Es gibt zwei Dinge, die die Fluchtgeschwindigkeit beeinflussen – die Masse des Objekts und der Abstand zum Zentrum dieses Objekts. Je dichter und kleiner das Objekt ist, desto größer ist die Geschwindigkeit, um die Fluchtgeschwindigkeit zu erreichen. An einem bestimmten Punkt wäre die zum Entkommen erforderliche Geschwindigkeit größer als die Lichtgeschwindigkeit. Aber da die Lichtgeschwindigkeit die kosmische Geschwindigkeitsgrenze ist,an diesem Punkt wäre es unmöglich zu entkommen.Jede Materie, die von der Schwerkraft eines Schwarzen Lochs gefangen wird, sich aber unter der Fluchtgeschwindigkeit bewegt, wird zum Mittagessen des Schwarzen Lochs.
Die Singularität ist viel mysteriöser. Es wird angenommen, dass alle Materie "zerstört" oder "verbraucht" wird, sobald sie in die Singularität eindringt, was die Größe / Masse des Schwarzen Lochs erhöht. Derzeit ist die Hauptidee hinter Singularitäten Schwarzer Löcherist, dass wir nicht einmal Informationen über die Materie, die in das Schwarze Loch gelangt ist, abrufen können, da angenommen wird, dass die Singularität ein unendlich dichter Punkt oder nahe daran ist. Eine andere Theorie von Stephen Hawking legt jedoch nahe, dass einige dieser Informationen blutendurch etwas, das als Hawking-Strahlung bekannt ist, führt dieser Informationsverlust schließlich dazu, dass kleine Schwarze Löcher "verdampfen".
Supermassereiche Löcher könnten entstanden sein, wenn Schwarze Löcher mit stellarer Masse mit anderen intermediären Schwarzen Löchern kollidieren. Dabei würden sie sogenannte Gravitationswellen aufweisen, wenn sich ihre individuellen Gravitationen schließlich zu verbinden beginnen. Es gibt jedoch ein Problem, so dielernen.
„Schwarze Löcher unterschiedlicher Größe sind immer noch ein Rätsel. Wir verstehen nicht, wie supermassive Schwarze Löcher in der relativ kurzen Zeit seit Bestehen des Universums so groß werden konnten“, bemerkt der Forscher Günther Hasinger.
Also, wie entstehen urzeitliche Schwarze Löcher und sind sie gefährlich?
Die Bildung von primordialen Schwarzen Löchern ist etwas komplexer als die von stellaren, intermediären oder supermassiven Schwarzen Löchern. Tatsächlich stellen sie unsere Annahmen darüber in Frage, wie Schwarze Löcher entstehen, weil sie viel zu klein sind, vermutlich vermutlich nur 1.000 mal größer als ein Atom, aus sterbenden Sternen gebildet zu haben. Es ist jedoch möglich, dass sie sich nur eine Sekunde nach dem Urknall bildeten und größer wurden, je mehr Materie sie verbrauchten, was das Geheimnis erklärt, wie massereiche Schwarze Löcher vor dem Urknall entstanden sindDie ersten Sterne wurden groß genug, um zu kollabieren.
Bei der Diskussion, wie klein ein urzeitliches Schwarzes Loch ist, ob es nachweisbar ist, wenn es dunkle Materie erklären könnte, und wie es sich auf den menschlichen Körper auswirken würde, wenn eines durch uns hindurchgehen würde, erklärt Scientific American,
"PBHs reflektieren kein Sonnenlicht und können auf diese Weise vor dem Aufprall nicht identifiziert werden. Sie leuchten schwach ein Hawking-Strahlung, aber ihre Leuchtkraft ist geringer als die einer Mini-Glühbirne von 0,1 Watt für Massen über einem Millionstel der Mondmasse. Ist diese Unsichtbarkeit ein Grund zur Besorgnis?
"Insbesondere, wenn PBHs im zulässigen Massenbereich die Dunkle Materie ausmachen, kann man sich fragen, ob sie eine Bedrohung für unser Leben darstellen. Eine Begegnung einer PBH mit einem menschlichen Körper würde eine Kollision eines unsichtbaren Relikts aus demerste Femtosekunde nach dem Urknall mit einem intelligenten Körper – ein Gipfel der komplexen Chemie, geschaffen 13,8 Milliarden Jahre später. Obwohl dies eine außergewöhnliche Begegnung zwischen dem frühen und dem späten Universum darstellt, würden wir es uns nicht wünschen."
"Die anziehende Gravitationskraft, die von einem PBH der oben genannten Masse induziert wird, würde unseren gesamten Körper während seines schnellen Durchgangs um einige Zentimeter schrumpfen. Der Zug wäre impulsiv und dauerte 10 Mikrosekunden für die typische PBH-Geschwindigkeit von 160 Meilen pro Sekunde in der dunklen MaterieHalo der Milchstraße. Der daraus resultierende Schmerz würde sich anfühlen, als würde ein winziger Staubsauger mit enormer Saugkraft schnell durch unseren Körper fahren und seine Muscheln, Knochen, Blutgefäße und inneren Organe schrumpfen lassen. Die dramatische Körperverzerrung würde schwere Schäden anrichtenund zum sofortigen Tod führen."
Yikes. Das klingt zwar nicht nach viel Spaß, aber es wird geschätzt, dass es sehr unwahrscheinlich ist, dass irgendjemand auf der Erde den Tod durch ein urzeitliches Schwarzes Loch erfährt, also schlafe gut mit dem Wissen, dass mindestens ein astrophysikalisches Objekt nur eine geringe Chance hat, getötet zu werdenSie.