Im Gegensatz zu stellaren Schwarzen Löchern, die durch den Kollaps massereicher Sterne entstehen, sollen urtümliche Schwarze Löcher durch Dichteschwankungen im frühen Universum entstanden sein. Ihre Existenz ist noch nicht bestätigt, aber sie gelten als mögliche Kandidaten für Dunkle Materie.
Das Team um Daniel Paraizo vom Eberly College of Science hat ihre Entwicklung unter Berücksichtigung der Hawking-Strahlung untersucht, einem Prozess, bei dem Schwarze Löcher durch Verdampfung Masse verlieren. Je kleiner ein Schwarzes Loch ist, desto schneller verdampft es.
Mathematische Berechnungen zeigen, dass ein urtümliches Schwarzes Loch mit einer anfänglichen Masse von etwa einer Milliarde Tonnen eine Milliarde Jahre brauchen würde, um die Planck-Masse von etwa 20 Mikrogramm zu erreichen. In diesem Stadium sagten frühere Studien eine schnelle Verdampfung innerhalb einer Sekunde voraus. Die neuen Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass diese 20 Mikrogramm praktisch stabil werden und sich das Schwarze Loch dann wie ein Weißes Loch verhält. Diese Verhaltensänderung ist eine Überraschung: Der Ereignishorizont, die Grenze, die Licht einfängt, verschwindet allmählich.
Urtümliche Schwarze Löcher könnten also heute in Form von Weißen Löchern existieren.
Weiße Löcher sind das genaue Gegenteil von Schwarzen Löchern: Statt anzuziehen, stoßen sie Materie und Strahlung unendlich ab. Dieser Übergang zu einem Objekt mit den Eigenschaften eines Weißen Lochs eröffnet neue Perspektiven, um das Schicksal urtümlicher Schwarzer Löcher zu verstehen. Um ihr endgültiges Schicksal vorherzusagen, wäre jedoch eine Theorie der Quantengravitation erforderlich, die Allgemeine Relativitätstheorie und Quantenmechanik vereint. Diese "Theorie von Allem" muss trotz jahrzehntelanger Forschung noch entdeckt werden.
Ihre Studie, verfügbar auf arXiv, fügt der theoretischen Physik einen neuen Baustein hinzu.
Die Hawking-Strahlung
Diese 1974 von Stephen Hawking vorgeschlagene theoretische Strahlung ist eine Emission von Teilchen aufgrund von Quanteneffekten in der Nähe des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs. Sie verursacht einen langsamen Masseverlust bis zur vollständigen Verdampfung.
Je kleiner das Schwarze Loch, desto stärker strahlt es. Bei stellaren Schwarzen Löchern ist dieser Prozess extrem langsam, aber viel leichtere urtümliche Schwarze Löcher könnten innerhalb weniger Milliarden Jahre verdampfen.
Die Planck-Masse
Die Planck-Masse (etwa 20 Mikrogramm) ist eine fundamentale Einheit in der Physik, bei der Quanten- und Gravitationseffekte gleichermaßen wichtig werden. Sie stellt die obere Massengrenze für ein Elementarteilchen dar: Darüber würde jedes Objekt zu einem mikroskopischen Schwarzen Loch kollabieren.
Im Alltag entsprechen 20 Mikrogramm der Masse einer menschlichen Wimper oder eines Floheis. In dieser Größenordnung könnten sich urtümliche Schwarze Löcher zu Weißen Löchern stabilisieren.