Ein Schwarzes Loch mit einem Gewicht von nur wenigen Dutzend Tonnen könnte im Herzen eines Sterns überleben und wachsen.
Eine Studie beschreibt, was in bestimmten extrem dichten Sternen wie Neutronensternen und Weißen Zwergen geschehen könnte. Diese Himmelskörper könnten im Laufe der Zeit Teilchen Dunkler Materie einfangen, jener unsichtbaren Materie, deren Natur weiterhin unbekannt ist.
Im untersuchten Szenario wären diese Teilchen extrem schwer und würden sich nicht leicht gegenseitig vernichten. Sie könnten sich daher nahe dem Zentrum des Sterns ansammeln. Würde ihre Konzentration ausreichen, würde ihre eigene Schwerkraft sie schließlich zusammenziehen und ein winziges Schwarzes Loch im Inneren des Sterns bilden.
Dieses Schwarze Loch hätte dann zwei mögliche Schicksale. Es könnte an Masse gewinnen, indem es die sehr dichte Materie in seiner Umgebung und neue Teilchen Dunkler Materie absorbiert. Zugleich würde es jedoch durch Hawking-Strahlung Masse verlieren. Dieses von der Quantenphysik vorhergesagte Phänomen lässt Schwarze Löcher nach und nach Energie verlieren und wirkt umso schneller, je leichter sie sind.
Man könnte daher annehmen, dass ein so kleines Schwarzes Loch fast sofort verschwinden würde. Die Berechnungen von H. A. Adarsha, Chandrachur Chakraborty und Sudip Bhattacharyya berücksichtigen jedoch gleichzeitig diese Gewinne und Verluste. Wenn der Materiezufluss die Verdampfung übersteigt, kann das Schwarze Loch weiter wachsen, anstatt zu verschwinden.
Dunkle Materie verändert diese Schwelle erheblich. Ohne kontinuierliche Zufuhr dieser Materie kann die notwendige Masse, um das Wachstum aufrechtzuerhalten, in einigen untersuchten Fällen etwa 10 Milliarden Kilogramm erreichen. In einer Region der Milchstraße, die reich an Dunkler Materie ist, sinken die Berechnungen für ein in einem Weißen Zwerg entstandenes Schwarzes Loch auf etwa 40.000 kg. Das entspricht ungefähr der Masse eines beladenen Lastwagens.
Dieser Wert gilt also nicht für jeden beliebigen Stern. In einem Weißen Zwerg in der galaktischen Scheibe, in der sich das Sonnensystem befindet, liegt die berechnete Schwelle eher bei 10 Millionen Kilogramm. Für einen Neutronenstern in der zentralen Region der Galaxis liegt sie bei etwa 600.000 kg. Die Menge der verfügbaren Dunklen Materie in der Umgebung des Sterns spielt somit eine entscheidende Rolle.
Überschreitet das Schwarze Loch diese Schwelle und wächst weiter, könnte es schließlich seinen Wirtsstern verschlingen. Diese Möglichkeit bietet vor allem eine indirekte Methode, nach Dunkler Materie zu suchen. Sehr alte Pulsare und Weiße Zwerge existieren noch heute. Bestimmte Formen Dunkler Materie, die sie zu schnell zerstören könnten, werden dadurch weniger plausibel.
Die Autoren nutzen diese Langlebigkeit, um extrem schwere Teilchen Dunkler Materie und die Häufigkeit zu untersuchen, mit der sie mit gewöhnlicher Materie wechselwirken könnten. Das Modell hängt jedoch weiterhin von der Umgebung jedes Sterns ab. Die Forschenden weisen insbesondere darauf hin, dass seine Rotation und sein Magnetfeld die Ergebnisse verändern könnten und in künftige Berechnungen besser einbezogen werden müssen.