Een nieuwe studie onder leiding van de Universiteit van Portsmouth in het Verenigd Koninkrijk suggereert dat de oerknal niet het absolute begin was van de geschiedenis van het universum. Sommige zwarte gaten zijn mogelijk lang vóór de geboorte van het universum zoals wij dat kennen gevormd en hebben een ‘kosmische rebound’-gebeurtenis overleefd. Het onderzoeksteam noemt deze hypothetische objecten 'kosmische fossielen' en gelooft dat ze mogelijk nog steeds verspreid zijn over het universum en naar verwachting zullen helpen bij het oplossen van donkere materie, een van de meest diepgaande mysteries van de hedendaagse astronomie.

De traditionele kosmologie gaat ervan uit dat het heelal ongeveer 13,8 miljard jaar geleden explodeerde vanuit een extreem hete en dichte begintoestand, de zogenaamde ‘Big Bang’, en vervolgens geleidelijk sterrenstelsels en grootschalige structuren vormde. Dit standaardmodel is buitengewoon succesvol geweest in het verklaren van de kosmische microgolfachtergrondstraling en de verspreiding van sterrenstelsels op grote schaal, maar laat nog steeds veel onopgeloste mysteries achter, zoals: waarom de oerknal plaatsvond, waarom het universum zich überhaupt in zo’n ‘speciale’ toestand bevond, wat het fysieke mechanisme was dat de vroege inflatie aandreef, en de ware identiteit van donkere materie en donkere energie.

De hoofdauteur van de nieuwe studie, professor Enrique Gaztañaga van het Instituut voor Kosmologie en Gravitatie aan de Universiteit van Portsmouth en het Instituut voor Ruimtewetenschappen in Barcelona, ​​Spanje, wees erop dat dit werk de mogelijkheid onderzoekt om meerdere moeilijke problemen tegelijkertijd met elkaar te verbinden. In dit beeld is het universum niet voortgekomen uit een enkele ‘explosie’-singulariteit, maar ervoer het een ‘kosmische sprong’ van inkrimping naar uitdijing, en produceerde daarbij een snel uitdijingseffect vergelijkbaar met inflatie. Sommige van de oudste kosmische structuren bestonden mogelijk vóór de sprong en hebben de sprongfase doorlopen als "relikwieën", waarbij informatie uit eerdere kosmische tijdperken werd bewaard.

Binnen het raamwerk van Einsteins algemene relativiteitstheorie wordt de traditionele oerknal gewoonlijk geassocieerd met een ‘singulariteit’: in deze geïdealiseerde toestand nadert de dichtheid van materie de oneindigheid en falen bestaande natuurwetten. Veel theoretische natuurkundigen beschouwen singulariteiten als een teken dat de huidige theorieën hun toepasselijke grenzen hebben bereikt, en niet als het ware metafysische startpunt van het universum. Daarentegen stelt de ‘rebound-kosmologie’ zich voor dat het universum begon als een enorme wolk van materie, eerst een langzame samentrekking ervoer en vervolgens omkeerde toen de dichtheid een extreem hoge maar nog steeds eindige toestand bereikte, waardoor van samentrekking naar uitdijing overging en een wiskundige oneindige singulariteit werd vermeden.

Het onderzoeksteam gelooft dat deze kosmische rebound kan worden veroorzaakt door de natuurlijke effecten van de kwantumfysica. Wanneer de dichtheid van materie extreem hoog is, produceren kwantumeffecten een drukachtig effect dat voorkomt dat materie tot oneindig kleine afmetingen wordt gecomprimeerd. Dit mechanisme heeft precedenten in dichte objecten zoals witte dwergen en neutronensterren. In het nieuwe model wordt dit soort kwantumdruk uitgebreid naar de schaal van het hele universum: naarmate het universum als geheel samentrekt, zullen kwantumeffecten verdere ineenstorting bij een bepaalde kritische dichtheid voorkomen en een nieuwe ronde van expansie teweegbrengen, terwijl een snelle expansiefase wordt gereproduceerd die vergelijkbaar is met vroege inflatie.

Dit mechanisme zou niet alleen een natuurlijke verklaring kunnen bieden voor de inflatie, maar zou ook in verband kunnen worden gebracht met de versnelde uitdijing van het heelal die vandaag de dag wordt waargenomen – vaak toegeschreven aan ‘donkere energie’. De studie stelt voor dat de kwantumeffecten en dichte structuren die tijdens de vroege samentrekking en rebound ontstaan, zich op grote schaal kunnen manifesteren als extra zwaartekracht of ‘effectieve energiecomponenten’, waardoor de latere evolutie van het universum wordt beïnvloed.

In dit verhaal over de kosmische geschiedenis spelen zwarte gaten een sleutelrol. Onderzoek wijst uit dat sommige zwarte gaten zich mogelijk hebben gevormd toen het universum zich nog in de samentrekkende fase bevond, en intact bleven tijdens het rebound-proces, terwijl ze naar het uitdijende universum reisden waarin we vandaag de dag leven. Een ander deel van de zwarte gaten kan zich kort na het terugveren hebben gevormd: abnormaal grote dichtheidsschommelingen in het vroege heelal zouden gebieden met een hoge dichtheid hebben gevormd, waardoor het voor materie gemakkelijker werd om onder invloed van de zwaartekracht in te storten, waardoor zwarte gaten en andere grote kosmische structuren ontstonden.

Volgens de berekeningen van het onderzoeksteam zullen, als er compacte hemellichamen zijn die voldoende compact zijn en een afmeting groter dan ongeveer 90 meter hebben, ze het vermogen hebben om het rebound-proces te overleven en als ‘relikwieën’ te verschijnen in de nieuwe ronde van expansie van het universum. Deze potentiële overblijfselen omvatten dichtheidsverstoringen, compacte objecten en oude zwarte gaten. Zwarte gaten zijn bijzonder zorgwekkend omdat ze niet alleen fysieke informatie over extreme zwaartekrachtsomgevingen registreren, maar ook op de lange termijn een impact kunnen hebben op de vorming en evolutie van volgende sterrenstelsels.

Er kan met name een direct verband bestaan ​​tussen deze overgebleven oude zwarte gaten en donkere materie. Als er tijdens de rebound-fase van het universum een ​​voldoende groot aantal zwarte gaten zou worden gevormd en behouden, wordt verwacht dat ze een groot deel van de donkere materie van het universum zullen uitmaken, en zelfs de hele bron van donkere materie kunnen worden. Dit biedt een ander interpretatiepad dan de nieuwe deeltjeshypothese voor het probleem van de donkere materie waar de astronomische gemeenschap al lang last van heeft.

Het model kan ook aanwijzingen geven voor enkele afwijkingen in recente astronomische waarnemingen. Astronomen hebben bijvoorbeeld in het vroege heelal een groep mysterieuze objecten ontdekt die 'kleine rode stippen' worden genoemd. Ze lijken verband te houden met de superzware zwarte gaten die snel groeiden in het vroege heelal, en staan ​​op gespannen voet met de traditionele tijdlijn van structuurvorming. Nieuw onderzoek wijst uit dat als er al enkele enorme zwarte gaten ‘bestonden’ nadat het heelal opstuiterde, het heelal niet helemaal opnieuw hoefde te beginnen bij het bouwen van de eerste sterrenstelsels. Dit verklaart mede waarom ‘onverwacht volwassen’ dichte objecten en structuren al heel vroeg in de geschiedenis van het heelal verschenen.

Om dit theoretische raamwerk van kosmische rebound en oude overblijfselen van zwarte gaten te testen, stelde het onderzoeksteam een ​​verscheidenheid aan potentiële observatiebenaderingen voor. Eén daarvan is het zoeken naar ‘overblijfselzwaartekrachtgolven’ uit eerdere kosmische tijdperken. Deze rimpelingen in de ruimte-tijd, veroorzaakt door grootschalige ineenstorting en rebound, kunnen tot op de dag van vandaag specifieke spectrale kenmerken behouden. De tweede is het zoeken naar subtiele afdrukken in de kosmische achtergrondstraling, waarbij restsignalen worden gedetecteerd die mogelijk afkomstig zijn van omstandigheden vóór de oerknal.

Professor Gastaniaga benadrukte dat deze theorie zich nog in de ontwikkelingsfase bevindt en dat er veel werk nodig is om het model te verfijnen en te vergelijken met de verzamelde nauwkeurige observatiegegevens. Als het universum echter een rebound zou ondergaan, dan zullen de ‘donkere’ componenten die vandaag de dag sterrenstelsels en grootschalige structuren vormen – inclusief mogelijke manifestaties van donkere materie en zelfs donkere energie – waarschijnlijk diepe structuren zijn die zijn overgebleven uit een kosmisch tijdperk dat dateert van vóór de oerknal.

De studie, getiteld ‘Cosmic Rebound Relics: Black Holes, Gravitational Waves and Dark Matter’, werd op 24 februari 2026 gepubliceerd en stimuleerde baanbrekende discussies over de oorsprong van het universum, de aard van donkere materie en kwantumeffecten in extreme zwaartekrachtomgevingen.