Supermasserreiche Schwarze Löcher könnten ganze Universen beinhalten

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Symbolbild: Grafische Illustration des Konzepts eines mit Multiversen-Blasen gefüllten Multiversums (Illu.).

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Barcelona (Spanien) – Supermassereiche Schwarze Löcher bilden nicht nur die Zentren ganzer Galaxien, so auch die unserer Milchstraße, sie sind auch fortwährend Inhalt zahlreicher astrophysikalischer Theorien. Eine neue Theorie spekuliert nun darüber, ob derart gigantische Schwarze Löcher nicht eigene, parallel zu dem unsrigen existierende Universen beinhalten könnten. Unser eigenes Universum könnte demnach für einen Betrachter aus einem anderen Universum selbst wie ein gewaltiges Schwarzes Loch erscheinen.

Wie Jaume Carriga von der Universitat de Barcelona, Alexander Vilenkin und Jun Zhang von der Tufts University vorab in einem Fachartikel auf ArXiv.org darlegen, könnte ihre Theorie erklären, wie supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien so schnell, so groß anwachsen konnten.

Grundlage ihrer Überlegungen ist die Idee, dass unser Universum nur eines von einer ganzen Vielzahl an parallel existierenden Universen bzw. dann Multiversen ist. Für die Vertreter dieser Theorie sind solche Multiversen sogar eine logische Konsequenz der Theorie von der rapiden Ausdehnung des Universums. Diese wurde in den 1980er Jahren eingeführt, um einige Beobachtungen im Universum erklären zu können, die durch die Urknall-Theorie alleine nicht erklärt werden.

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Laut dieser Theorie kam es in der frühen Phase des Universums zu einer exponentiellen Ausdehnung der Raum-Zeit, also der Struktur des Universums, innerhalb derer sich das Volumen des Universums in Bruchteilen von Sekunden stets verdoppelte, bevor sich diese Wachstumsrate wieder beruhigte. „Schnell entdeckten Kosmologen jedoch, dass ein sich derart ausdehnendes Universum Widersprüche beinhaltet“, erläutert der New Scientist und führt dazu weiter aus: „Plötzlich spielten Quanteneffekte, die sich normalerweise nur auf die kleinsten Teilchen auswirken sollten, eine wichtige Rolle dabei, wie sich die Raum-Zeit entwickelte. Einer dieser Effekte war jener dass ein kleiner Teil der Raum-Zeit innerhalb des größeren Universums in einen anderen Quantenzustand wechseln und dabei eine Blase bilden könnte. Solche Blasen könnten sich geradezu zufällig und überall in einem sich schnell ausdehnenden Universum bilden. Das würde aber bedeuten, dass selbst nach dem Abbremsen der schnellen Ausdehnung unseres Universums, eine ganze Anzahl dieser Blasen sich weiterhin zu ganz eigenen Universen hätten ausdehnen – und innerhalb dieser dann wiederum andere Blasen und dadurch weitere Multiversen entstehen könnten.

Während bislang zwar beschrieben wurde, wie die Kollision unseres Universums mit einem anderen, wenn auch nur sehr schwach erkennbare Abdrücke in der kosmischen Hintergrundstrahlung hinterlassen könnten (…GreWi berichtete 1, 2, 3), wurden bislang aber noch keine eindeutigen solcher Anzeichen entdeckt.

Aus diesem Grund suchten Carriga, Vilenkin und Zhang nach weiteren Anzeichen für Multiversen und simulierten hierzu anhand einer Mathematischen Analyse das Schicksal besagter „Blasen“, die während der schnellen Ausdehnung des Universums entstanden sein könnten.

Aus ihren Berechnungen geht hervor, dass Blasen mit einer im Vergleich zum sie umgebenden sich ausdehnenden Universum inneren, niedrigeren Energie sich ebenfalls beginnen nach außen auszudehnen, da die Spannung der Raum-Zeit außerhalb der Blase stärker ist als in ihrem Innern. Endet die (äußere) Ausdehnung jedoch, so schwinde diese Spannung und die Blase würde wieder in sich zusammenfallen.

Allerdings hänge das Schicksal einer solchen Blase auch von ihrer Größe ab, erläutern die Wissenschaftler: „Blasen, die erst später entstanden, wären kleiner und sollten somit zu typischen Schwarzen Löchern kollabieren, mit nichts in ihrem Innern als einem unendlich dichten Punkt – die sogenannte Singularität. Frühere Blasen würden jedoch deutlich größer und würde größere Schwarze Löcher erzeugen, die ihre sich in ihrem Innern ausdehnenden Universen verdecken würden.“

Die Forscher gehen sogar soweit, dass unser eigenes Universum einige Sekunden nach der Ausdehnung noch mit diesen anderen Universen durch sog. Wurmlöcher verbunden war. Diese Wurmlöcher hätten sich aber direkt wieder geschlossen und dadurch die sich ebenfalls noch ausdehnenden Universen im Innern der supermassereichen Schwarzen 
Löcher von ihrer Außenwelt bzw. von ihrem Außenuniversum abgeschnitten.

Auf der Grundlage dieser Berechnungen und Überlegungen beschreibt das Forscher-Trio nun erstmals neue mögliche Anzeichen für die Existenz von Multiversen: Schwarze Löcher sollten – wenn die neu beschriebene Theorie stimmt – einem, wenn auch komplexen, aber dennoch bestimmten Verteilungsmuster folgen: Je größer die Masse von Schwarzen Löchern ist, umso mehr sollte es bis zu einer kritischen Masse auch davon geben. Danach sollte ihre Anzahl wieder abfallen. „Diese kritische Masse unterscheidet normalen Schwarzen Löcher von jenen, die in sich, sich ausdehnende Multiversen beinhalten“, zitiert der „New Scientist“ Garriga.

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Illustration sich ausdehnender Multiversen nach Andrei Linde.
Quelle: Carriga, Vilenkin und Zhang

„Sollte also eine Population Schwarzer Löcher gefunden werden, die diesem Muster folgt, so könnte dies als Beweis für die Existenz von Multiversen betrachtet werden“, so die Forscher abschließend.

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