Warum unser Universum in einem Schwarzen Loch geboren worden sein muss

Dementsprechend kann unser eigenes Universum das Innere eines Schwarzen Lochs sein, das in einem anderen Universum existiert. So schließt Nikodem Poplawski von der Indiana University in einer bemerkenswerten Arbeit über die Natur des Raums und den Ursprung der Zeit.

Die Idee, dass in Schwarzen Löchern neue Universen entstehen können und unser eigenes auf diese Weise entstanden sein könnte, ist seit vielen Jahren das Rohfutter der Science-Fiction. Aber eine richtige wissenschaftliche Herleitung des Begriffs hat sich nie ergeben.

Heute liefert Poplawski eine solche Herleitung. Er sagt, dass die Idee, dass Schwarze Löcher die kosmischen Mütter neuer Universen sind, eine natürliche Folge einer einfachen neuen Annahme über die Natur der Raumzeit ist.



Poplawski weist darauf hin, dass die Standardableitung der Allgemeinen Relativitätstheorie den Eigenimpuls von Spin-Halbteilchen nicht berücksichtigt. Es gibt jedoch eine andere Version der Theorie, die Einstein-Cartan-Kibble-Sciama-Theorie der Gravitation, die dies tut.

Dies sagt voraus, dass Teilchen mit einem halbzahligen Spin wechselwirken und eine winzige abstoßende Kraft namens Torsion erzeugen sollten. Unter normalen Umständen ist die Torsion zu gering, um einen Effekt zu haben. Aber wenn die Dichten viel höher werden als die in Kernmaterie, wird dies von Bedeutung. Insbesondere, so Poplawski, verhindert die Torsion die Bildung von Singularitäten im Inneren eines Schwarzen Lochs.

Das ist aus mehreren Gründen interessant. Erstens hat es wichtige Auswirkungen auf die Art und Weise, wie das Universum gewachsen sein muss, als es nahe seiner minimalen Größe war.

Astrophysiker wissen seit langem, dass unser Universum so groß ist, dass es bei der gegenwärtigen Expansionsrate seine heutige Größe nicht hätte erreichen können. Stattdessen glauben sie, dass sie in einem Bruchteil einer Sekunde nach dem Urknall, einem Prozess, der als Inflation bekannt ist, um viele Größenordnungen gewachsen ist.

Das Problem bei der Inflation besteht darin, dass eine zusätzliche Theorie erforderlich ist, um zu erklären, warum sie auftritt, und das ist hässlich. Poplawskis Ansatz löst dieses Problem sofort. Er sagt, dass Torsion diese schnelle Inflation verursacht hat.

Das bedeutet, dass das Universum, wie wir es heute sehen, durch eine einzige Gravitationstheorie ohne zusätzliche Annahmen über die Inflation erklärt werden kann.

Ein weiteres wichtiges Nebenprodukt von Poplawskis Ansatz ist, dass er die Entstehung von Universen innerhalb der Ereignishorizonte bestimmter Arten von Schwarzen Löchern ermöglicht. Hier verhindert die Torsion die Bildung einer Singularität, ermöglicht jedoch den Aufbau einer RIESIGEN Energiedichte, die über die Paarproduktion zur Entstehung von Teilchen im massiven Maßstab führt, gefolgt von der Expansion des neuen Universums.

Dies ist ein Ereignis vom Typ Big Bang. Eine solche Ausdehnung sei für Beobachter außerhalb des Schwarzen Lochs nicht sichtbar, für die die Horizontbildung und alle nachfolgenden Prozesse nach unendlicher Zeit ablaufen, sagt Poplawski.

Aus diesem Grund ist das neue Universum ein eigener Zweig der Raumzeit und entwickelt sich entsprechend.

Übrigens schlägt dieser Ansatz auch eine Lösung für ein weiteres der großen Probleme der Kosmologie vor: Warum die Zeit in die eine Richtung zu fließen scheint, aber nicht in die andere, obwohl die Gesetze der Physik zeitsymmetrisch sind.

Poplawski sagt, der Ursprung des Zeitpfeils liege in der Asymmetrie des Materieflusses in das Schwarze Loch aus dem Mutteruniversum. Der kosmische Zeitpfeil eines Universums innerhalb eines Schwarzen Lochs würde dann durch den zeitasymmetrischen Kollaps der Materie durch den Ereignishorizont fixiert, sagt er.

Mit anderen Worten, unser Universum hat seinen Zeitpfeil von seiner Mutter geerbt.

Er sagt, dass Tochteruniversen andere Eigenschaften von ihren Müttern erben könnten, was bedeutet, dass es möglich sein könnte, diese Eigenschaften zu erkennen, was einen experimentellen Beweis für seine Idee liefert.

Theorien über alles können nicht viel ehrgeiziger sein. Unterhaltsame Sache!

Ref: arxiv.org/abs/1007.0587 : Kosmologie mit Torsion – eine Alternative zur kosmischen Inflation

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