Schwarze Löcher könnten eine mysteriöse Energieform erklären, die den größten Teil des Universums ausmacht. Auf die Existenz von Dunkler Energie wurde aus Beobachtungen von Sternen und Galaxien geschlossen, aber niemand konnte bisher erklären, was sie ist oder woher sie stammt.
Laut Forscher*innen macht jene Materie, aus der die Welt um uns herum besteht, nur 5 Prozent dessen aus, woraus das Universum besteht. 27 Prozent macht Dunkle Materie aus, welche kein Licht emittiert, reflektiert oder absorbiert. Das Gros des Kosmos, in etwa 68 Prozent, sei Dunkle Energie.
Vakuumenergie in Schwarzen Löchern
Schwarze Löcher könnten die Quelle Dunkler Energie sein, wie in einer neuen Studie beschrieben wird. 17 Astronom*innen aus 9 Ländern haben an dieser teilgenommen – geleitet wurde sie von der University of Hawaii. Zum ersten Mal haben die Forscher*innen einen Beweis für eine kosmische “Kopplung“ entdeckt. Die besagt, dass das Wachstum von Schwarzen Löchern mit der Ausweitung des Universums einhergeht. Die Idee ist, dass Schwarze Löcher eine sogenannte Vakuumenergie enthalten, eine Manifestation Dunkler Energie.
Dieser Ansatz ist nicht neu und wurde schon den in 1960er-Jahren diskutiert. Die neueste Arbeit lässt aber darauf schließen, dass diese Energie und somit auch die Masse von Schwarzen Löchern mit der Zeit zunehmen würde, wenn sich das Universum aufgrund der Kopplung ausdehnt.
Konstrukt von Einstein ähnlich
Unser Universum entstand mit dem Urknall vor rund 13,7 Milliarden Jahren. Die Energie dieser Explosion ließ das Universum schnell expandieren, wobei sich die Galaxien voneinander entfernten. Man geht grundsätzlich davon aus, dass sich diese Expansion aufgrund der Wirkung der Schwerkraft allmählich verlangsamen würde.
Die Expansion des Universum beschleunigt sich aber also anstatt sich zu verlangsamen. Um diese Erkenntnis zu erklären, wurde vorgeschlagen, dass „Dunkle Energie“ dafür verantwortlich sei, welche Objekte stärker auseinanderzudrücken scheint. Das Konzept der Dunklen Energie war einem mathematischen Konstrukt von Einstein sehr ähnlich, wurde aber später wieder verworfen.
Singularität im Zentrum
Doch was ist Dunkle Energie? Die Antwort könnte in Schwarzen Löchern liegen. Die entstehen oft, wenn massereiche Sterne am Ende ihres Lebens explodieren. Die Schwerkraft und der Druck in diesen Explosionen komprimieren große Mengen an Material auf engstem Raum. Die Anziehungskraft eines Schwarzen Lochs ist so stark, dass ihm nicht einmal Licht entkommen kann. Im seinem Zentrum befindet sich die sogenannte Singularität, an der Materie zu einem Punkt unendlicher Dichte zerdrückt wird.
Singularitäten sind allerdings ein mathematisches Konstrukt, das eigentlich nicht existieren sollte. Alle Schwarzen Löcher werden größer, indem sie Materie ansammeln, Sterne verschlingen oder mit anderen Schwarzen Löchern verschmelzen. Man geht davon aus, dass sie größer werden, je älter das Universum wird.
Vergleiche mit elliptischen Galaxien
In der neuen Studie untersuchte das Team supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien und stellte fest, dass diese schwarzen Löcher über Milliarden von Jahren an Masse zunehmen. Das Team verglich Beobachtungen von elliptischen Galaxien, denen Sternenentstehung fehlt. Diese Galaxien haben ihren gesamten Brennstoff aufgebraucht. Das Team geht davon aus, dass diese Schwarzen Löcher Vakuumenergie enthalten und dass sie an die Expansion des Universums „gekoppelt“ sind, sodass ihre Masse mit der Expansion des Universums zunimmt.
Dieses Modell liefert einen möglichen Ursprung für Dunkle Energie. Um die Idee zu testen und zu bestätigten, braucht es aber weitere Untersuchungen.
