14 juni 2024

Exotische zwarte gaten kunnen gelinkt zijn aan donkere materie uit het vroegste heelal

Impressie van een primordiaal zwart gat temidden van kleurgeladen quarks en gluonen. Credit: MIT/Kaća Bradonjić

Natuurkundigen van het bekende MIT instituut in de VS denken dat in de allereerste fractie van een seconde na de oerknal microscopisch kleine zwarte gaten kunnen zijn ontstaan, die zeer sterke nucleaire ladingen hadden. Dat idee van primordiale zwarte gaten ontstaan in de turbulente en extreme omstandigheden tijdens de oerknal werd vijftig jaar geleden al gepostuleerd door Stephen Hawking, maar nu hebben David Kaiser (MIT) en zijn student Elba Alonso-Monsalve een variant bedacht. Het zou gaan om nóg kleinere zwarte gaten dan Hwaking voor ogen had en die zwarte gaten zouden super-geladen zijn, met iets wat ze ‘kleurlading’ noemen. Volgens de berekeningen van het tweetal zouden in de allereerste triljoenste seconde van het heelal (da’s 10^-18 sec) niet alleen de klassieke primordiale zwarte gaten á la Hawking’s idee zijn ontstaan, met groottes qua massa van een planetoïde, maar ook de veel kleinere microscopische zwarte gaten met de massa van een flinke neushoorn, maar de grootte van een proton.

In die allereerste fractie van een seconde bestond het heelal uit een superhete soep van losse quarks en gluonen, de bouwstenen van de hedendaagse atoomkernen. Quarks en gluonen worden beschreven met de zogeheten Quantum Chromodynamika (QCD), een uit de jaren zeventig stammende theorie. Kaiser en Alonso-Monsalve berekenden dat in die hete soep de zeer kleine zwarte gaten moeten zijn ontstaan en dat die een kleurlading hadden, iets dat ook de quarks en gluonen hebben. Vanwege hun geringe massa zouden de microscopische kleurgeladen zwarte gaten na korte tijd al verdampen (middels het proces van Hawking-verdamping), maar ze zouden wel effect hebben op de materie van losse quarks en gluonen, waar later de atomen van werden gemaakt. Ook zouden ze deels verantwoordelijk zijn voor de donkere materie in het heelal, de mysterieuze substantie die 80% van alle materie in het heelal vormt.

Meer over de microscopisch kleine oerzwarte gaten vind je in het vakartikel van Elba Alonso-Monsalve et al, Primordial Black Holes with QCD Color Charge, Physical Review Letters (2024).

Bron: MIT.

Share

Speak Your Mind

*