Dunkle Materie: ein Schritt näher zu winzigen Schwarzen Löchern
Dieser Ansatz hat zu dem Schluss geführt, dass es weit weniger Mikro-Schwarze Löcher geben sollte als die meisten Modelle voraussagen. Diese Schwarzen Löcher könnten eine Komponente der dunklen Materie sein; zukünftige Beobachtungen werden dies bestätigen oder widerlegen. Die Ergebnisse wurden in Physical Review Letters und Physical Review D veröffentlicht.
Es wird angenommen, dass das Universum etwa 13,8 Milliarden Jahre alt ist. Es begann mit einer Explosion, dem Urknall, dehnte sich dann während der Inflation schnell aus und ging von einem homogenen Zustand zu einer körnigen Struktur über. Die dunkle Materie, eine weiterhin mysteriöse Substanz, könnte aus alten Schwarzen Löchern bestehen.
Jason Kristiano, ein Doktorand, erklärt, dass primordialen Schwarzen Löchern als ernsthafte Kandidaten für die dunkle Materie angesehen werden, sie müssten jedoch zahlreich sein, um diese Theorie zu untermauern. Trotz solider Gründe für ihre erwartete Häufigkeit wurden sie nicht direkt beobachtet, und ein neues Modell könnte dieses Fehlen erklären.
Kristiano und sein Betreuer, Professor Jun'ichi Yokoyama, haben verschiedene Modelle zur Bildung von primordialen Schwarzen Löchern untersucht, stellten jedoch fest, dass sie nicht mit den Beobachtungen der kosmischen Hintergrundstrahlung übereinstimmen. Ihre Arbeit schlägt eine Korrektur am Modell der Bildung primordialer Schwarzer Löcher aus der kosmischen Inflation vor, die mit den aktuellen Beobachtungen übereinstimmt.
Die Studie zeigt, wie großamplitudige Fluktuationen, die in kleinem Maßstab erzeugt werden, die großskaligen Fluktuationen im kosmischen Hintergrundstrahlung verstärken können.
Kredit: 2024 ESA/Planck Collaboration, modifiziert von Jason Kristiano CC-BY-ND
Yokoyama erklärt, dass die großamplitudigen Fluktuationen in kleinem Maßstab im frühen Universum die längeren Wellen verstärken können, die in der kosmischen Hintergrundstrahlung beobachtet werden. Dieses Phänomen, das durch die Quantenfeldtheorie erklärt wird, könnte die Standarderklärung der groben Strukturen des Universums verändern.
Schließlich schränkt dieses neue Verständnis der primordialen Fluktuationen die Anzahl der möglichen primordialen Schwarzen Löcher ein und legt nahe, dass eine kleinere Anzahl die dunkle Materie erklären kann. Zukünftige Beobachtungen der Gravitationswellenobservatorien, wie LIGO, Virgo und KAGRA, werden zusätzliche Daten liefern, um diese Theorie zu verfeinern.
Diese Forschung wurde am Research Center for the Early Universe (RESCEU) und am Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) der Universität Tokio durchgeführt.