Uus teooria seob supermassiivsed mustad augud ja tumeda energia

Uus vastuoluline teooria viitab sellele, et enamiku suurte galaktikate keskmes varitsevad ülimassiivsed mustad augud võivad olla tumeenergia allikaks, mis on salapärane jõud, mis juhib universumi kiirenevat paisumist.

Pakutud seos – mida nimetatakse "kosmoloogiliseks sidemeks" - sündis kaugete galaktikate keskmes asuvate mustade aukude vaatlustest, mis näivad olevat kasvanud kiiremini, kui lihtsalt massi suurenemine või teiste mustade aukudega ühinemine võimaldaks.

Uurides seda edasi, meeskond, sealhulgas juhtiv autor Duncan Farrah alates Hawaii ülikool Manoas, avastas, et sidestuse tugevus tähendab, et mustade aukude kasv ühtis universumi kiireneva paisumisega.

„Ei ole üksmeelt selles, milline tumeenergia mudel on kõige tõenäolisemalt õige, kuid tumeda energia lihtsaim mudel on „kosmoloogiline konstant”. Selles mudelis läbib kogu universumi ühtlane ja konstantne energiatihedus, ”räägib Farrah Füüsika maailm. "See ei kõla nii salapäraselt, kuid energiatihedus peab jääma konstantseks isegi universumi laienedes. Pole teada ühtegi objekti, mis käituks nõutaval viisil. Seetõttu arvavad mõned, et see on vaakumi enda omadus.

Enamik mustade aukude mudeleid viitab sellele, et nende südames on singulaarsus, punkt, kus mass pressitakse lõpmatult väikeseks punktiks ja muutub seega lõpmatult tihedaks. Uus kosmoloogiline side asendab selle singulaarsuse vaakumenergiaga, mida pakuti tumeda energia allikana.

Teadlased kirjeldavad teooriat kahes artiklis, mis avaldati aastal Astrofüüsika Teataja ja Astrophysical Journal Letters, nii kosmoloogilise seose erinevate aspektide väljatoomisega kui ka esimese "tumeenergia astrofüüsikalise seletuse" esitamisega.

Tõendid astrofüüsikalise tumeenergia mudeli kohta

Esimeses artiklis uuris meeskond musti auke praegu passiivsete "punaste ja surnud" elliptiliste galaktikate keskpunktides.

"Kuna neilt galaktikadelt oodatakse vähe, ei kasva nende kesksed mustad augud aja jooksul palju," selgitab Farrah. "Leidsime, et pärast kõigi võimalike "normaalsete" mustade aukude kasvukanalite arvessevõtmist näitavad need mustad augud massi suurenemist umbes seitsme miljardi aasta taguse ja tänapäeva vahel – peaaegu 10 korda. See on üllatav ja seda pole nii lihtne seletada.

Teises artiklis püüdis meeskond välja selgitada, kas see ootamatu mustade aukude massi kasv võib olla tingitud universumi paisumisest ainult kosmoloogilise sidestuse kaudu.

"Meie teine ​​​​artikkel näitab, et see massi suurenemise kiirus on kooskõlas mustade aukude massi suurenemisega sünkroonis universumi mahuga, " ütleb Farrah. "See tähendab, et kui universumi maht kahekordistub, suureneb ka mustade aukude mass."

Farrah selgitab, et kui tulemus on õige, siis kui universumi maht kahekordistub, siis antud musta augu mass kahekordistub, kuid mustade aukude arv ruumalaühiku kohta väheneb siiski poole võrra, kuna mustad augud on konkreetsed objektid. .

"Kui need kaks asja kokku panna, jääb mustade aukude massitihedus universumi laienedes muutumatuks. See on täpselt selline käitumine, mida oodatakse "milleltki", mis põhjustab kiirenevat laienemist, " ütleb Farrah. "Kuna ühelgi teisel objektil sellist käitumist ei esine, väidab ta, et mustad augud on see "miski". Seega ei pea tumeenergia olema vaakumi enda omadus ja see ei pea olema ühtlane. See võib asuda mustades aukudes ja tekkida siis, kui suured tähed hukkuvad, mida on ennustatud alates kuuekümnendate aastate keskpaigast.

Meeskonna kosmoloogilise sidestuse teooria üks peamisi kaebusi on see, et kuigi mõned tumeenergia mudelid nõuavad meie universumimudelitesse täiendusi, on kõik selle mudeli jaoks vajalikud elemendid juba teada.

"See annab allika tumeda energia jaoks millestki, mida me juba teame, nimelt mustadest aukudest. Pole vaja mingit uut tüüpi objekti ega uut osakest,” ütleb Farrah.

Vastuoluline side

Uus teooria pole füüsikaringkondades vaidlusteta möödunud, kuna paljud teadlased ei soovi seda kosmoloogilist seost veel aktsepteerida.

"Ma märkan asju, mis on murettekitavad," ütleb Universidad ECCI kosmoloog Luz Ángela García Füüsika maailm. "Ütlemine, et nende vaatlus annab tõendeid selle kohta, et mustad augud on tehtud tumedast energiast, tundub pika löögina, eriti kuna me ei saa teha mõõtmisi musta augu sees."

Garcíat häirib ka tõsiasi, et sidudes tumeda energia mustade aukudega, seob meeskonna teooria selle jõu tähtede elutsükliga, kirjeldades seda kui "väga riskantset". Selle põhjuseks on asjaolu, et kui teadlased võtavad arvesse universumi energia-ainesisaldust, on mustad augud ja seega ka tumeenergia selles mudelis juba arvestatud universumi energia-ainesisalduse 5% "tavalise aine" osaga.

Lõpuks märgib García, et universumi ajaskaala jätab kahe miljardi aasta pikkuse tühimiku, mida meeskonna teooria püüab täita.

"Mustade aukude ja kvasarite arvu tipp langeb kokku umbes 10 miljardi aasta taguse tähtede moodustumise ajaloo tipuga ja pärast seda toimub nende massiivsete objektide arvu kiire langus," selgitab ta. "Teisest küljest sai tumeenergia domineerimise alguse enam-vähem kaheksa miljardit aastat tagasi."

Uus põlvkond võtab endale kosmoloogilise konstandi

Nii et kui mustad augud on tumeda energia allikaks, küsib García, miks kulub tumedal energial kaks miljardit aastat, et domineerida teiste aine- ja energiavormide üle?

"Kuigi me ei saa seda ideed täielikult välistada, tundub mulle väga ebatõenäoline, et mustad augud on tumeda energia allikaks," järeldab ta.

Farrah ise nõustub, et tumeenergia müsteerium pole kaugeltki lahendatud, tunnistades, et kuigi need kaks dokumenti pakuvad tõendeid tumeda energia astrofüüsikalise allika kohta, vajab nende argument palju põhjalikumat uurimist.

"Tume energia jääb sügavalt salapäraseks nähtuseks," järeldab Farrah. "Ma ütleksin, et meie dokumendid tõstatavad mustade aukude võimaluse tumeda energia allikana ja pakuvad "huvitavat hüpoteesi", kuid praegu mitte rohkem."

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/new-theory-links-supermassive-black-holes-and-dark-energy/