Wissenschaftler vermuten, dass hypothetische „Dunkle Sterne“ die Vorläufer der ersten supermassereichen Schwarzen Löcher gewesen sein könnten. Gravitationswellen-Messungen aus dem Jahr 2023 könnten neue Erkenntnisse über diese Theorie liefern.
Gravitationswellen als kosmisches Archiv
Im Jahr 2023 detektierten Forscher mit Hilfe von Pulsar Timing Arrays ein niederfrequentes Gravitationswellen-Hintergrundrauschen. Diese Methode nutzt regelmäßige Signale von schnell rotierenden Neutronensternen, um winzige Verzerrungen der Raumzeit zu messen. Die Quelle dieser Wellen war zunächst unklar, könnte aber Informationen über die Frühphase des Universums vor etwa 13 Milliarden Jahren enthalten.
Ein Forschungsteam der Colgate University sieht in diesen Gravitationswellen mögliche Hinweise darauf, wie supermassereiche Schwarze Löcher bereits im jungen Universum entstanden sind. Ihre Theorie: Dunkle Sterne – hypothetische Objekte, die durch dunkle Materie angetrieben werden – könnten als schwere „Saatkörner“ für spätere Schwarze Löcher gedient haben.
Das Dunkle-Sterne-Modell
Dunkle Sterne unterscheiden sich grundlegend von normalen Sternen. Statt durch Kernfusion werden sie durch die Selbstvernichtung dunkler Materie in ihrem Inneren angetrieben. Dieser Prozess ermöglicht es ihnen, über lange Zeit Materie anzusammeln, ohne zu überhitzen. Theoretisch könnten sie so Massen von Millionen Sonnenmassen erreichen, bevor sie unter ihrer eigenen Schwerkraft kollabieren.
Die Forscher Cosmin Ilie und Sohan Ghodla modellierten, wie diese kollabierten Dunklen Sterne als schwere Schwarze-Loch-Keime dienen und durch Verschmelzungen zu supermassereichen Schwarzen Löchern heranwachsen könnten. Ihre Berechnungen zeigen, dass diese Objekte einen signifikanten Beitrag zum gemessenen Gravitationswellen-Hintergrund leisten könnten.
Die Massen der dunklen Materie-Halos, in denen diese Prozesse stattfinden, spielen dabei eine entscheidende Rolle. Weitere Beobachtungen mit verbesserten Pulsar Timing Arrays und genauere Daten über frühe Schwarze Löcher werden benötigt, um die Theorie zu überprüfen.
Die Studie wurde am 17. August in der Fachzeitschrift Physical Review D veröffentlicht.
- Quelle: Space.com