Eine neue Studie der Universität Portsmouth im Vereinigten Königreich legt nahe, dass der Urknall nicht der absolute Beginn der Geschichte des Universums war. Einige Schwarze Löcher haben sich möglicherweise lange vor der Geburt des Universums, wie wir es kennen, gebildet und ein „kosmisches Rebound“-Ereignis überlebt. Das Forschungsteam nennt diese hypothetischen Objekte „kosmische Fossilien“ und glaubt, dass sie möglicherweise immer noch im gesamten Universum verstreut sind und voraussichtlich zur Lösung der Dunklen Materie beitragen werden, einem der tiefgreifendsten Rätsel der zeitgenössischen Astronomie.
Die traditionelle Kosmologie geht davon aus, dass das Universum vor etwa 13,8 Milliarden Jahren aus einem extrem heißen und dichten Ausgangszustand, dem sogenannten „Urknall“, explodierte und sich dann nach und nach Galaxien und großräumige Strukturen bildeten. Dieses Standardmodell war bei der Erklärung der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung und der Verteilung von Galaxien auf großen Skalen äußerst erfolgreich, lässt jedoch immer noch viele ungelöste Rätsel offen, wie zum Beispiel: Warum der Urknall stattfand, warum sich das Universum überhaupt in einem so „besonderen“ Zustand befand, welcher physikalische Mechanismus die frühe Inflation vorangetrieben hat und welche wahren Identitäten dunkle Materie und dunkle Energie haben.
Der Hauptautor der neuen Studie, Professor Enrique Gaztañaga vom Institut für Kosmologie und Gravitation der Universität Portsmouth und dem Institut für Weltraumwissenschaften in Barcelona, Spanien, wies darauf hin, dass diese Arbeit die Möglichkeit untersucht, mehrere schwierige Probleme gleichzeitig zu verbinden. In diesem Bild entstand das Universum nicht aus einer einzelnen „Explosions“-Singularität, sondern erlebte einen „kosmischen Sprung“ von der Kontraktion zur Expansion und erzeugte dabei einen schnellen Expansionseffekt ähnlich der Inflation. Einige der ältesten kosmischen Strukturen existierten möglicherweise bereits vor dem Sprung und durchliefen die Sprungphase als „Relikte“, wobei sie Informationen aus früheren kosmischen Epochen enthielten.
Im Rahmen von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie wird der traditionelle Urknall meist mit einer „Singularität“ in Verbindung gebracht: In diesem idealisierten Zustand nähert sich die Dichte der Materie der Unendlichkeit und bestehende physikalische Gesetze versagen. Viele theoretische Physiker betrachten Singularitäten als Zeichen dafür, dass aktuelle Theorien ihre anwendbaren Grenzen erreicht haben, und nicht als den wahren metaphysischen Ausgangspunkt des Universums. Im Gegensatz dazu stellt sich die „Rebound-Kosmologie“ vor, dass das Universum als riesige Materiewolke begann, zunächst eine langsame Kontraktion erfuhr und sich dann umkehrte, als die Dichte einen extrem hohen, aber immer noch endlichen Zustand erreichte, wodurch von Kontraktion zu Expansion wechselte und eine mathematisch unendliche Singularität vermieden wurde.
Das Forschungsteam glaubt, dass dieser kosmische Aufschwung durch die natürlichen Effekte der Quantenphysik hervorgerufen werden kann. Wenn die Dichte der Materie extrem hoch ist, erzeugen Quanteneffekte einen druckähnlichen Effekt, der verhindert, dass Materie auf verschwindend kleine Größen komprimiert wird. Dieser Mechanismus hat Vorbilder bei dichten Objekten wie Weißen Zwergen und Neutronensternen. Im neuen Modell wird diese Art von Quantendruck auf die Skala des gesamten Universums ausgeweitet: Wenn sich das Universum als Ganzes zusammenzieht, verhindern Quanteneffekte einen weiteren Zusammenbruch bei einer bestimmten kritischen Dichte und lösen eine neue Expansionsrunde aus, während sie gleichzeitig eine schnelle Expansionsphase reproduzieren, die der frühen Inflation ähnelt.
Dieser Mechanismus könnte nicht nur eine natürliche Erklärung für die Inflation sein, sondern könnte auch mit der heute beobachteten beschleunigten Expansion des Universums zusammenhängen – oft der „dunklen Energie“ zugeschrieben. Die Studie geht davon aus, dass sich die Quanteneffekte und dichten Strukturen, die während der frühen Kontraktion und des Rückpralls entstehen, in großem Maßstab als zusätzliche Schwerkraft oder „effektive Energiekomponenten“ manifestieren und dadurch die spätere Entwicklung des Universums beeinflussen könnten.
In dieser Erzählung der kosmischen Geschichte spielen Schwarze Löcher eine Schlüsselrolle. Untersuchungen weisen darauf hin, dass sich einige Schwarze Löcher möglicherweise gebildet haben, als sich das Universum noch in der Kontraktionsphase befand, und während des Rebound-Prozesses intakt blieben und in das expandierende Universum wanderten, in dem wir heute leben. Ein anderer Teil der Schwarzen Löcher könnte sich kurz nach dem Rückprall gebildet haben: Ungewöhnlich große Dichteschwankungen im frühen Universum hätten Regionen mit hoher Dichte gebildet, wodurch Materie leichter unter dem Einfluss der Schwerkraft kollabieren und Schwarze Löcher und andere große kosmische Strukturen entstehen könnten.
Nach den Berechnungen des Forscherteams werden kompakte Himmelskörper, die dicht genug sind und eine Größe von mehr als etwa 90 Metern haben, die Fähigkeit haben, den Rebound-Prozess zu überleben und als „Relikte“ in der neuen Expansionsrunde des Universums zu erscheinen. Zu diesen potenziellen Relikten gehören Dichtestörungen, kompakte Objekte und alte Schwarze Löcher. Schwarze Löcher sind besonders besorgniserregend, da sie nicht nur physikalische Informationen über extreme Gravitationsumgebungen aufzeichnen, sondern auch einen langfristigen Einfluss auf die Entstehung und Entwicklung nachfolgender Galaxien haben können.
Insbesondere besteht möglicherweise ein direkter Zusammenhang zwischen diesen überlebenden alten Schwarzen Löchern und der Dunklen Materie. Wenn während der Rebound-Phase des Universums eine ausreichend große Anzahl Schwarzer Löcher gebildet und erhalten würde, wird erwartet, dass sie einen großen Teil der Dunklen Materie des Universums ausmachen und möglicherweise sogar die gesamte Quelle der Dunklen Materie darstellen. Dies bietet einen anderen Interpretationsweg als die neue Teilchenhypothese für das Problem der Dunklen Materie, das die astronomische Gemeinschaft seit langem beschäftigt.
Das Modell könnte auch Hinweise auf einige Anomalien in jüngsten astronomischen Beobachtungen liefern. Beispielsweise haben Astronomen im frühen Universum eine Gruppe mysteriöser Objekte entdeckt, die „kleine rote Punkte“ genannt werden. Sie scheinen mit den supermassereichen Schwarzen Löchern in Zusammenhang zu stehen, die im frühen Universum schnell wuchsen, und stehen im Widerspruch zur traditionellen Zeitachse der Strukturbildung. Neue Forschungsergebnisse weisen darauf hin, dass das Universum beim Aufbau der ersten Galaxien nicht bei Null anfangen musste, wenn einige massereiche Schwarze Löcher „bereits existierten“, nachdem das Universum abprallte, was erklärt, warum „unerwartet reife“ dichte Objekte und Strukturen sehr früh in der Geschichte des Universums auftauchten.
Um diesen theoretischen Rahmen des kosmischen Rebounds und der Überreste alter Schwarzer Löcher zu testen, schlug das Forschungsteam verschiedene mögliche Beobachtungsansätze vor. Eine besteht darin, nach „Relikt-Gravitationswellen“ aus früheren kosmischen Epochen zu suchen. Diese Wellen in der Raumzeit, die durch Kollaps und Rückprall im großen Maßstab erzeugt werden, können bis heute mit spezifischen spektralen Eigenschaften bestehen bleiben. Die zweite besteht darin, nach subtilen Abdrücken in der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung zu suchen und Restsignale zu erkennen, die möglicherweise von Bedingungen vor dem Urknall stammen.
Professor Gastaniaga betonte, dass sich diese Theorie noch in der Entwicklungsphase befinde und noch viel Arbeit nötig sei, um das Modell zu verfeinern und es mit den zunehmenden genauen Beobachtungsdaten zu vergleichen. Sollte das Universum jedoch tatsächlich einen Aufschwung erleben, dann handelt es sich bei den „dunklen“ Komponenten, die heute Galaxien und großräumige Strukturen formen – einschließlich möglicher Manifestationen dunkler Materie und sogar dunkler Energie – wahrscheinlich um tiefe Strukturen, die aus einer kosmischen Epoche vor dem Urknall übrig geblieben sind.
Die Studie mit dem Titel „Cosmic Rebound Relics: Black Holes, Gravitational Waves and Dark Matter“ wurde am 24. Februar 2026 veröffentlicht und fördert die hochmodernen Diskussionen über den Ursprung des Universums, die Natur der Dunklen Materie und Quanteneffekte in extremen Gravitationsumgebungen.