Primordiale Schwarze Löcher (PBHs) sind ein zentrales Thema in der modernen Astronomie. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler glauben, dass diese Singularitäten kurz nach dem Urknall entstanden sind, als dichte Taschen subatomarer Materie kollabierten. PBHs könnten helfen, Dunkle Materie und primordiale Gravitationswellen zu erklären. Trotz ihres potenziell großen Einflusses konnte man sie bisher nicht eindeutig beobachten.

Schwarze Löcher in Himmelskörpern

PBHs sind hypothetische Konstrukte, die unmittelbar nach dem Urknall durch Dichtefluktuationen im frühen Universum entstanden sein könnten. Im Gegensatz zu stellaren Schwarzen Löchern, die aus kollabierenden Sternen entstehen, könnten PBHs eine viel kleinere Masse haben. Ihre Existenz ist jedoch bislang rein theoretisch und nicht bestätigt.

Neuere Studien schlagen vor, dass PBHs in Sternen oder sogar in Planeten existieren könnten. Sie könnten die dichten flüssigen Kerne von Himmelskörpern verschlingen und dabei die feste Kruste intakt lassen. Dieser Prozess könnte hohle Objekte erzeugen, die Wissenschaftler*innen identifizieren könnten. Durch die Messung von Masse und Radius von Planeten oder Asteroiden können Forschende die Dichte schätzen und feststellen, ob PBHs vorhanden sein könnten.

Theoretisch könnte ein solches Objekt auch im Erdinneren existieren, aber es ist unwahrscheinlich, dass dies der Fall ist, da es vermutlich bereits auffällige Hinweise gäbe. Ein PBH würde langsam Materie akkretieren, was zu messbaren Effekten wie Schwerkraftanomalien oder Veränderungen der Erdmasse führen könnte. Da solche Anomalien in den bisherigen geophysikalischen Untersuchungen nicht beobachtet worden sind, ist es sehr unwahrscheinlich, dass sich ein PBH im Erdinneren befindet.

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Mikrotunnel durch PBHs

Obwohl PBHs möglicherweise durch Objekte hindurchgehen, ohne sichtbare Auswirkungen zu hinterlassen, denken Forschende, dass ihre Anwesenheit dennoch nachverfolgt werden könnte. „Wenn ein kleines PBH durch ein festes Material geht, hinterlässt es einen geraden, langen Tunnel mit einem Radius, der dem Radius des PBH entspricht“, erklärte Dejan Stojkovic, Physiker der Gruppe für Hochenergiephysik und Kosmologie an der State University of New York Buffalo.

„Der erwartete Fluss dieser PBHs ist sehr gering, und es kann sein, dass wir am Ende nichts finden, aber ein möglicher Gewinn aus der Entdeckung eines PBHs wird enorm sein, zumal solche Experimente sehr billig sein werden.“ Winzige Schwarze Löcher könnten sogar einen menschlichen Körper durchdringen, und wir würden es nicht einmal bemerken, weil das menschliche Körpergewebe eine sehr geringe Spannung habe, so Stojkovic weiter.

Im Rahmen ihrer aktuellen Studie schlugen Stojkovic und sein Kollege De-Chang Dai von der Nationalen Dong Hwa Universität in Taiwan und dem Zentrum für Bildung und Forschung in Kosmologie und Astrophysik (CERCA) an der Case Western Reserve Universität, vor, PBHs durch die Spuren dieser Passage in Planeten, Asteroiden oder Metallplatten zu entdecken.

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Gammastrahlung und Gravitationslinsen

„Es wird auch vorgeschlagen, dass primordiale Schwarze Löcher Gammastrahlen ausstrahlen könnten. Starke Gammastrahlung im Halo der Dunklen Materie der Milchstraße kann ein guter Hinweis auf die Existenz primordialer Schwarzer Löcher sein“, so De-Chang. „Das Gravitationsmikrolinsensing kann eine weitere Möglichkeit sein, die Primordialen Schwarzen Löcher zu identifizieren.“

Gravitationsmikrolinsing tritt auf, wenn das Gravitationsfeld eines massereichen Objekts, wie eines Sterns oder Planeten, das Licht einer weiter entfernten Quelle vorübergehend verstärkt, während es an ihr vorbeizieht. Dadurch erscheint die Hintergrundquelle heller, obwohl das linsende Objekt selbst nicht sichtbar sein muss. Dieses Phänomen wird genutzt, um schwer erfassbare Objekte wie Exoplaneten oder Schwarze Löcher zu entdecken, da sie durch diesen Effekt indirekt nachgewiesen werden können.

Quellen: Universe Today; „Searching for small primordial black holes in planets, asteroids and here on Earth“ (arXiv, 2024)

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