Hawking-Strahlung: Schlüssel zur frühen Struktur des Universums?
Neue Forschungen legen nahe, dass die theoretische Hawking-Strahlung, die von schwarzen Löchern erzeugt wird, die frühe Struktur des Universums beeinflusst haben könnte.
Laut Live Science stellte Stephen Hawking in den 1970er Jahren das revolutionäre Konzept auf, dass schwarze Löcher Strahlung ähnlich der von erhitzten Objekten emittieren können. Dieses als Hawking-Strahlung bekannte Phänomen bleibt theoretisch, da die Berechnung der Emissionsleistung für normale und supermassive schwarze Löcher minimal ist.
Die neuesten Untersuchungen, veröffentlicht im "Journal of Cosmology and Astroparticle Physics", legen nahe, dass diese schwer fassbare Strahlung die frühe Struktur des Universums erheblich beeinflusst haben könnte. Wissenschaftler behaupten, dass ursprüngliche schwarze Löcher, die kurz nach dem Urknall existierten, intensive Hawking-Strahlung ausgesendet haben könnten, die Spuren im heute beobachtbaren Universum hinterlassen hat.
"Es gibt die faszinierende Möglichkeit, dass das frühe Universum eine Phase durchlief, in der die Energiedichte von ursprünglichen schwarzen Löchern dominiert wurde, die dann durch Hawking-Strahlung verdampft sind," schrieben die Wissenschaftler in ihrer Studie.
Ursprüngliche schwarze Löcher und ihre Bedeutung
Hawking kombinierte teilweise die mathematischen Rahmen der allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantenmechanik, um die Physik schwarzer Löcher zu untersuchen. Er entdeckte, dass schwarze Löcher Partikel, einschließlich Photonen (Licht), emittieren können. Wichtig ist, dass die Emissionsrate mit zunehmender Masse des schwarzen Lochs abnimmt, was bedeutet, dass aus kollabierenden Sternen entstandene und supermassive schwarze Löcher so schwache Strahlung emittieren, dass sie mit heutigen Instrumenten nicht nachweisbar ist.
Das frühe Universum könnte jedoch erheblich kleinere schwarze Löcher enthalten haben, die jeweils eine Masse von weniger als 100 Tonnen hatten. Diese sogenannten ursprünglichen schwarzen Löcher könnten Partikel in ausreichendem Maße emittiert haben, um kosmische Strukturen wie Galaxien und Haufen zu beeinflussen.
Die Suche nach Hawking-Relikten
Wissenschaftler untersuchten, wie Hawking-Relikte das derzeitige kosmische Gefüge beeinflussen könnten. Obwohl sie keine direkten Beweise für die Existenz dieser Relikte fanden, erlaubte ihre Analyse die Einschränkung der Eigenschaften sowohl der Partikel als auch der ursprünglichen schwarzen Löcher, die diese emittiert haben könnten.
"Wenn es während der Bildung der ersten Atomkerne eine signifikante Anzahl verdampfender schwarzer Löcher gegeben hätte, wäre die vorhergesagte Anzahl an Atomkernen im Universum fehlerhaft," schrieben die Physiker. "Wir erfordern daher, dass ursprüngliche schwarze Löcher vor dieser Periode verdampft sind, was uns eine obere Massegrenze von fünfhundert Tonnen gibt."
Obwohl aktuelle Beobachtungen die Existenz von Hawking-Relikten nicht bestätigt haben, bleiben Wissenschaftler optimistisch. Sie glauben, dass zukünftige Instrumente mit erhöhter Präzision diese Relikte nachweisen könnten, was die Existenz von Hawking-Strahlung und ursprünglichen schwarzen Löchern bestätigen und somit experimentelle Untersuchungen ihrer Eigenschaften ermöglichen würde.
Die Entdeckung eines Hawking-Relikts würde neue Forschungsmöglichkeiten im Bereich der Teilchenphysik jenseits des Standardmodells eröffnen und die ersten beobachtbaren Beweise für Hawking-Strahlung, die Verdampfung schwarzer Löcher und ursprüngliche schwarze Löcher liefern. Das könnte unser Verständnis des frühen Universums erheblich erweitern.
