Ny teori forbinder supermassive sorte huller og mørk energi

En kontroversiel ny teori antyder, at supermassive sorte huller, der lurer i hjertet af de fleste store galakser, kan være kilden til mørk energi, den mystiske kraft, der driver den accelererende udvidelse af universet.

Det foreslåede link - omtalt som en "kosmologisk kobling" - blev født ud fra observationer af sorte huller i hjertet af fjerne galakser, der ser ud til at være vokset hurtigere, end blot at samle masse eller fusionere med andre sorte huller ville tillade.

Undersøgelse af dette yderligere, teamet, herunder hovedforfatter Duncan Farrah fra University of Hawai'i i Manoa, opdagede, at styrken af ​​koblingen betyder, at væksten af ​​de sorte huller matchede den accelererende udvidelse af universet.

”Der er ingen enighed om, hvilken model for mørk energi, der mest sandsynligt er korrekt, men den simpleste model for mørk energi er en 'kosmologisk konstant'. I denne model er hele universet gennemsyret af ensartet og konstant energitæthed,” fortæller Farrah Fysik verden. "Dette lyder ikke så mystisk, men energitætheden skal forblive konstant, selvom universet udvider sig. Der er ingen kendt genstand, der opfører sig på den krævede måde. På grund af dette, menes det af nogle at være en egenskab ved selve vakuumet."

De fleste modeller af sorte huller tyder på, at deres hjerte er en singularitet, et punkt, hvor massen presses ind i et uendeligt lille punkt og dermed bliver uendeligt tæt. Den nye kosmologiske kobling erstatter denne singularitet med vakuumenergi, foreslået som kilden til mørk energi.

Forskerne beskriver teorien i to artikler, offentliggjort i Den astrofysiske tidsskrift , The Astrophysical Journal Letters, med både at udlægge forskellige aspekter af den kosmologiske forbindelse og give den første "astrofysiske forklaring på mørk energi".

Bevis for en astrofysisk mørk-energi-model

I det første papir så holdet på sorte huller i centrene af "røde og døde" elliptiske galakser, der i øjeblikket er inaktive.

"Fordi disse galakser ikke forventes at gøre meget, forventes deres centrale sorte huller ikke at vokse meget med tiden," forklarer Farrah. "Vi fandt ud af, at efter at have taget højde for alle mulige 'normale' kanaler for sorthulsvækst, viser disse sorte huller stadig en stor stigning i masse mellem omkring syv milliarder år siden og i dag - næsten en faktor 10 i masse. Det er overraskende og ikke så nemt at forklare."

I deres andet papir forsøgte holdet at opdage, om denne uventede sorthulsmassevækst kunne være resultatet af universets udvidelse alene via kosmologisk kobling.

"Vores andet papir viser, at denne hastighed af masseforøgelse er i overensstemmelse med massen af ​​de sorte huller, der stiger synkront med universets volumen," siger Farrah. "Det vil sige, at hvis universets volumen fordobles, fordobles massen af ​​de sorte huller også."

Farrah forklarer, at hvis resultatet er korrekt, hvis universets rumfang fordobles, vil massen af ​​et givet sort hul fordobles, men antallet af sorte huller pr. volumenenhed vil stadig halveres på grund af det faktum, at sorte huller er specifikke objekter .

"Sætter man de to ting sammen, så vil massetætheden af ​​sorte huller forblive konstant, når universet udvider sig. Det er præcis den adfærd, der forventes af 'noget', der giver anledning til accelererende ekspansion,” siger Farrah. "Da ingen anden genstand udviser denne adfærd, hævder det, at sorte huller er det 'noget'. Så mørk energi behøver ikke at være en egenskab ved selve vakuumet, og den behøver ikke at være ensartet. Det kan opholde sig i sorte huller og blive produceret, når store stjerner kollapser i døden, noget der er blevet forudsagt siden midten af ​​tresserne."

En af de vigtigste appeller af holdets kosmologiske koblingsteori er, at mens nogle mørk-energi-modeller kræver tilføjelser til vores modeller af universet, er alle de nødvendige elementer til denne model allerede kendt.

”Det giver en kilde til mørk energi fra noget, vi allerede ved eksisterer, nemlig sorte huller. Der er ikke behov for nogen ny type objekt eller ny partikel,” siger Farrah.

En kontroversiel kobling

Den nye teori er ikke bestået uden kontroverser i fysikkredse, hvor mange forskere endnu ikke er villige til at acceptere denne kosmologiske kobling.

"Jeg kan spotte ting, der er bekymrende," siger Universidad ECCI kosmolog Luz Ángela García Fysik verden. "At sige, at deres observation sætter beviser for, at sorte huller er lavet af mørk energi, virker som et langskud, især fordi vi ikke kan udføre målinger 'inde i' det sorte hul."

García er også bekymret over det faktum, at ved at forbinde mørk energi til sorte huller forbinder holdets teori denne kraft med stjernernes livscyklus og beskriver den som "meget risikabel". Dette skyldes, at når videnskabsmænd betragter universets energi-stofindhold, er sorte huller og dermed mørk energi i denne model allerede taget med i den 5% "almindelige stof" andel af energi-stofindholdet i universet.

Endelig bemærker García, at universets tidslinje efterlader et hul på to milliarder år, som holdets teori kæmper for at udfylde.

"Toppen af ​​antallet af sorte huller og kvasarer falder sammen med toppen af ​​stjernedannelseshistorien for cirka 10 milliarder år siden, og derefter er der et hurtigt fald i antallet af disse massive objekter," forklarer hun. "På den anden side opstår kickstarten af ​​mørke-energidominansen for mere eller mindre otte milliarder år siden."

En ny generation påtager sig den kosmologiske konstant

Så hvis sorte huller er kilden til mørk energi, spørger García, hvorfor tager det mørk energi to milliarder år at dominere andre former for stof og energi?

"Selvom vi ikke helt kan udelukke ideen, forekommer det mig, at det er meget usandsynligt, at sorte huller er kilden til mørk energi," konkluderer hun.

Farrah selv er enig i, at mysteriet med mørk energi langt fra er løst, idet han erkender, at mens de to papirer giver bevis på en astrofysisk kilde til mørk energi, skal deres argumentation have meget mere granskning.

"Mørk energi forbliver et dybt mystisk fænomen," slutter Farrah. "Jeg vil sige, at vores papirer rejser muligheden for sorte huller som en kilde til mørk energi og giver en 'interessant hypotese', men i øjeblikket ikke mere end det."

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/new-theory-links-supermassive-black-holes-and-dark-energy/