Ursprüngliche Schwarze Löcher könnten Sterne herausstoßen und ersetzen

Ursprüngliche Schwarze Löcher entstanden in den frühesten Stadien der Evolution des Universums. Ihre enorme Schwerkraft könnte in Sternsystemen verheerende Auswirkungen haben. Sie können Energie in weite Doppelsternsysteme übertragen und so deren Umlaufbahnen stören.

Wie himmlische Tyrannen könnten ihre Störungen zu extremen Folgen führen, wie zum Beispiel zum Ausstoßen und Ersetzen eines Sterns. Ein neues Papier untersucht die Wechselwirkungen solcher Systeme und sucht nach Möglichkeiten, wie wir sie möglicherweise erkennen können.

Es wird vermutet, dass sich Schwarze Löcher in den ersten Augenblicken nach dem Urknall gebildet haben könnten. Sie sind nicht das Ergebnis des Kollapses supermassiver Sterne, sondern entstehen durch Schwankungen in der Materiedichte.

Regionen mit hoher Dichte würden einfach unter ihrer eigenen Gravitationskraft kollabieren und so genannte primordiale Schwarze Löcher (PBHs) bilden. Ihre Größe variiert vermutlich von subatomar bis massereicher als die Sonne.

Ob primordiale Schwarze Löcher tatsächlich für die dunkle Materie im Universum verantwortlich sind, ist noch immer umstritten. In der astronomischen Gemeinschaft ist man sich allgemein einig, dass sie nicht für die gesamte dunkle Materie verantwortlich sein können, aber wahrscheinlich bis zu 10 % der dunklen Materie im planetaren Massenbereich (10-7 bis 10-3 Sonnenmassen) ausmachen. Ob PBHs für einen Teil der dunklen Materie im Universum verantwortlich sind, bedarf weiterer Untersuchungen.

Wenn man große Maßstäbe berücksichtigt, sind PBHs nicht von einem Hintergrund aus partikulärer Dunkler Materie zu unterscheiden. Auf kleinen Maßstäben ist die Verteilung von PBHs im Universum im Verhältnis zum Hintergrund aus partikulärer Dunkler Materie nicht gleichmäßig, und so sind wir gezwungen, nach einer einzigartigen neuen Theorie zu suchen. Die Beobachtung von PBHs, um zu verstehen, wie nah das Modell an der Realität ist, ist schwierig, aber es ist möglich, ihre Wechselwirkungen mit Sternsystemen zu untersuchen.

Ein Papier von Badal Bhalla von der University of Oklahoma und einem Team von Astronomen, veröffentlicht im arXiv Preprint-Server, untersucht, wie PBHs bei der Interaktion mit Doppelsternsystemen Energie verlieren können. Diese Interaktionen können zu einem von fünf möglichen Ergebnissen führen:

Frühere Studien haben sich mit Erweichung und Störung in PBH und binären Interaktionen beschäftigt, ebenso wie das Capture-Modell. Das Team schlägt vor, dass auch eine Verhärtung unwahrscheinlich ist, und untersucht daher die Möglichkeit des Austauschmodells.

Sie kamen zu dem Schluss, dass das Austauschmodell zu einer Population von PBH-Doppelsternen in der Milchstraße führen sollte, und tatsächlich deuten einige Beobachtungen darauf hin, dass es sie geben könnte. Das Team schlägt außerdem vor, dass es möglich sein könnte, PBHs in Doppelsternsystemen mit einem PBH unter der Sonnenmasse anhand der Eigenschaften des Systems zu erkennen.

Zur Bestätigung des Modells sind nun Beobachtungen erforderlich. Die Entdeckung von Schwarzen Löchern in einem Doppelsternsystem könnte möglich sein und würde die Ergebnisse teilweise stützen.