Schwarze Löcher könnten in einem sich ständig erweiternden Universum in „perfekten Paaren“ auftreten

Forscher der University of Southampton haben zusammen mit Kollegen der Universitäten Cambridge und Barcelona gezeigt, dass es theoretisch möglich ist, dass Schwarze Löcher in perfekt ausgewogenen Paaren existieren – die durch eine kosmologische Kraft im Gleichgewicht gehalten werden – und so ein einzelnes Schwarzes Loch nachahmen.

Schwarze Löcher sind massive astronomische Objekte, die eine so starke Anziehungskraft haben, dass nichts, nicht einmal Licht, entkommen kann. Sie sind unglaublich dicht. Ein Schwarzes Loch könnte die Masse der Erde in einen Raum von der Größe einer Erbse packen.

Herkömmliche Theorien über Schwarze Löcher, die auf Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie basieren, erklären typischerweise, wie statische oder rotierende Schwarze Löcher für sich allein und isoliert im Raum existieren können. Paarweise Schwarze Löcher würden schließlich durch die Schwerkraft vereitelt, die sie anzieht und miteinander kollidieren lässt.

Dies trifft jedoch zu, wenn man davon ausgeht, dass das Universum stillsteht. Aber was ist mit einem, der ständig in Bewegung ist? Könnten Paare von Schwarzen Löchern in einem sich ständig erweiternden Universum in Harmonie existieren und sich vielleicht als eins ausgeben?

„Das Standardmodell der Kosmologie geht davon aus, dass das Universum durch den Urknall entstanden ist und dass es vor etwa 9,8 Milliarden Jahren von einer mysteriösen Kraft, der sogenannten ‚dunklen Energie‘, dominiert wurde, die das Universum mit konstanter Geschwindigkeit beschleunigt“, sagt er Professor Oscar Dias von der University of Southampton.

Wissenschaftler bezeichnen diese mysteriöse Kraft als „kosmologische Konstante“. In einem Universum, das durch Einsteins Theorie mit einer kosmologischen Konstante erklärt wird, sind Schwarze Löcher in einen kosmologischen beschleunigten Hintergrund eingetaucht. Dies verschiebt die theoretischen Zielvorgaben darüber, wie Schwarze Löcher interagieren und zusammen existieren können.

Mithilfe komplexer numerischer Methoden zeigt das Team hinter dieser neuesten Studie, dass zwei statische (nicht rotierende) Schwarze Löcher im Gleichgewicht existieren können – ihre Anziehungskraft wird durch die mit einer kosmologischen Konstante verbundene Expansion ausgeglichen. Selbst bei der Beschleunigung eines sich immer weiter ausdehnenden Universums bleiben die Schwarzen Löcher in einem festen Abstand voneinander fixiert. So sehr die Expansion auch versuchen mag, sie auseinander zu ziehen, die Anziehungskraft der Schwerkraft gleicht dies aus.

„Aus der Ferne betrachtet würde ein Paar Schwarzer Löcher, deren Anziehung durch kosmische Expansion ausgeglichen wird, wie ein einzelnes Schwarzes Loch aussehen. Es könnte schwierig sein zu erkennen, ob es sich um ein einzelnes Schwarzes Loch oder um ein Paar davon handelt“, kommentiert Professor Dias.

Professor Jorge Santos von der Universität Cambridge fügt hinzu: „Unsere Theorie ist für ein Paar statischer Schwarzer Löcher bewiesen, aber wir glauben, dass sie auch auf rotierende Schwarze Löcher angewendet werden könnte. Außerdem scheint es plausibel, dass unsere Lösung für drei oder sogar drei gelten könnte.“ vier Schwarze Löcher, die eine ganze Reihe von Möglichkeiten eröffnen.

Diese Studie wurde von Professor Oscar Dias (Universität Southampton), Professor Gary Gibbons (Universität Cambridge), Professor Jorge Santos (Universität Cambridge) und Dr. Benson Way (Universität Barcelona) durchgeführt. Ihr Artikel „Static Black Binaries in de Sitter Space“ ist veröffentlicht im Tagebuch Briefe zur körperlichen Untersuchung und als Viewpoint-Artikel rezensiert.