Das Rätsel der Dunklen Energie: Neue Studie enthüllt mögliche Verbindung zu Schwarzen Löchern

Vor fast 14 Milliarden Jahren setzte eine mysteriöse Energie den Urknall in Gang. Dadurch begann das Universum, sich schnell auszudehnen, und alle bekannte Materie entstand — ein Vorgang, den die Theorie des inflationären Universums beschreibt.

Diese ursprüngliche Energie hat auffällige Ähnlichkeiten mit der heute bekannten Dunklen Energie, die etwa 70 % des Universums ausmacht, aber weitgehend unverstanden ist.

Eine neue Studie, veröffentlicht im Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, stärkt die Vermutung, dass diese beiden Phänomene miteinander verbunden sein könnten. Ein Team aus Astronomen und Physikern von fünf Instituten, darunter Professor Rogier Windhorst und der Forscher Kevin Croker von der Arizona State University, nutzte dazu aktuelle Daten vom Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), das mit fünftausend robotischen „Augen“ am Mayall-Teleskop im Kitt Peak National Observatory auf dem Land der Tohono O’odham Nation installiert ist.

Croker, Hauptautor der neuen Studie, erklärte, dass Erast Gliner bereits 1965 die Entdeckung der Dunklen Energie theoretisch vorausgesehen und argumentiert habe, dass diese beim Kollaps massereicher Sterne zu schwarzen Löchern entstehe.

Eine Art rückwärts laufender Urknall

Gregory Tarlé, Professor an der University of Michigan und Mitautor der Studie, ergänzte, dass eine Gravitation so stark wie am Anfang des Universums heute nur noch im Zentrum schwarzer Löcher zu finden sei. Daraus lasse sich schließen, dass sich der Prozess der Inflation möglicherweise umgekehrt wiederhole: Beim Kollaps eines massereichen Sterns könnte dessen Materie erneut zu Dunkler Energie werden — wie eine Art rückwärts laufender Urknall.

Croker fügte hinzu, dass schwarze Löcher, sofern sie Dunkle Energie enthielten, sich mit dem expandierenden Universum koppeln und zusammen mit diesem wachsen könnten, was die Expansion des Universums beschleunigen würde. Zwar sei es schwierig, die genauen Mechanismen dahinter zu entschlüsseln, doch man sehe bereits deutliche Hinweise darauf, dass dieser Prozess tatsächlich stattfinde.

Die Daten aus dem ersten Jahr der fünfjährigen DESI-Studie liefern vielversprechende Hinweise darauf, dass die Dichte der Dunklen Energie mit der Zeit zugenommen hat. Diese Beobachtung könnte ein wichtiger Hinweis darauf sein, was Dunkle Energie tatsächlich ist, so die Forscher, da dieser Anstieg mit der zunehmenden Masse und Zahl der schwarzen Löcher im Laufe der Zeit übereinstimme.

So kann man die Dunkle Energie erklären

„Als ich mich dem Projekt zum ersten Mal anschloss, war ich sehr skeptisch,“ wird Steve Ahlen, Professor an der Boston University und Mitautor der Studie von ASU-News zitiert. „Aber ich blieb während des gesamten Prozesses offen, und als wir mit den kosmologischen Berechnungen begannen, sagte ich: ‚Das ist wirklich ein eleganter Mechanismus, um Dunkle Energie zu erklären.‘“

Um Hinweise auf Dunkle Energie aus Schwarzen Löchern zu finden, analysierte das Team Daten von Millionen entfernter Galaxien, die vom DESI-Projekt gesammelt wurden. Diese Daten zeigen präzise, wie sich die Ausdehnung des Universums über Milliarden Jahre verändert hat, was Rückschlüsse auf die Entwicklung der Dunklen Energie erlaubt.

Beide Phänomene stimmen überein

Die Forschenden verglichen diese Informationen mit der Anzahl Schwarzer Löcher, die im Laufe der Zeit durch das Sterben massereicher Sterne entstanden sind.

„Beide Phänomene stimmen überein — je mehr Schwarze Löcher durch das Sterben massereicher Sterne entstanden, desto mehr Dunkle Energie kam im Universum auf,“ erklärte Duncan Farrah, außerordentlicher Professor für Physik an der University of Hawaii und Mitautor der Studie. Das macht es wahrscheinlicher, dass Schwarze Löcher die Quelle der Dunklen Energie sind“, resümiert der Experte.