Primordiales Versteckspiel

Dunkle Materie macht zwar einen rund fünffach größeren Anteil im Universum aus als gewöhnliche Materie – ihr Ursprung gibt aber immer noch Rätsel auf. Als heißer Kandidat gelten bislang supersymmetrische Teilchen. Da die Ergebnisse der Higgs-Suche am Large Hadron Collider aber keine Indizien für Partikel aus dem Susy-Zoo liefern, sind jüngst wieder andere Alternativen populärer geworden. Obwohl von hunderten Vorschlägen für Dunkle Materie die meisten mittlerweile obsolet sind, besteht durchaus noch die Möglichkeit, dass Dunkle Materie aus primordialen Schwarzen Löchern bestehen könnte. Diese könnten kurz nach dem Urknall entstanden sein. Je nach Entstehungsmechanismus decken primordiale Schwarze Löcher möglicherweise ein breites Massespektrum ab und könnten sehr viel leichter als stellare Schwarze Löcher sein.

Bereits in den 1970er Jahren hatte Stephen Hawking die These aufgestellt, hinreichend starke Dichteschwankungen in der kosmischen Ursuppe hätten zur Bildung Schwarzer Löcher führen können. Heute existieren verschiedene Modelle, die die Bildung dieser hypothetischen Objekte erklären könnten. Sie reichen von speziellen Arten der kosmischen Inflation bis hin zur Kollision dichter Blasen. Dabei lässt sich auch eine untere Massengrenze für primordiale Schwarze Löcher anführen. Sie müssten bei ihrer Geburt schwerer als 10¹¹ Kilogramm gewesen sein, sonst hätten sie sich in der bisherigen Existenzzeit des Universums durch die Aussendung von Hawking-Strahlung bereits wieder aufgelöst.

Durch mehrjährige Messreihen hat sich das große Massenfenster für primordiale Schwarze Löcher bereits weitgehend eingrenzen lassen. In einem Bereich von rund 10^-13 bis 10^-8 Sonnenmassen, also ungefähr von der Masse der Erde bis zu einem Bruchteil davon, ist aber immer noch Raum für eine große Population an solchen Objekten. Theoretisch könnten sie die gesamte Dunkle Materie ausmachen. Ein Team amerikanischer Astronomen hat deshalb die Datensätze des Weltraumteleskops Kepler nach Mikro-Gravitationslinsen-Ereignissen durchforstet, mit denen sich an Sternen vorbeifliegende Schwarze Mini-Löcher durch eine kurze Aufhellung bemerkbar machen können.

Hierzu mussten die Forscher zunächst harte Schnitte an die Daten legen. Denn unter den 150.000 Sternen, die Kepler überwacht, befinden sich viele variable, die nicht zur Analyse taugen. Nach einem mehrstufigen Filterprozess blieben schließlich 17 Ereignisse übrig, die auf Mikro-Gravitationslinsen-Effekte hinwiesen. Wie die Forscher durch Abgleich mit astronomischen Tabellen herausfanden, verdankten sich diese Helligkeitsschwankungen jedoch mehreren Kometen. Damit bleibt die Suche nach primordialen Schwarzen Löchern weiterhin erfolglos. Dank der hohen Genauigkeit von Kepler konnten die Forscher nun aber die obere Massengrenze für diese Objekte deutlich herabsetzen. Es ist nun ausgeschlossen, dass leichte primordiale Schwarze Löcher etwa von der Masse des Mondes für die Gesamtmasse der Dunklen Materie verantwortlich sind.

Dirk Eidemüller