نظریه جدید سیاهچاله های پرجرم و انرژی تاریک را به هم مرتبط می کند

یک نظریه جدید بحث‌برانگیز نشان می‌دهد که سیاه‌چاله‌های کلان پرجرم که در قلب اکثر کهکشان‌های بزرگ کمین کرده‌اند، می‌توانند منبع انرژی تاریک باشند، نیروی اسرارآمیزی که انبساط پرشتاب جهان را هدایت می‌کند.

پیوند پیشنهادی - که از آن به عنوان "زوج کیهانی" یاد می شود - از مشاهدات سیاهچاله ها در قلب کهکشان های دور ایجاد شد که به نظر می رسد سریعتر از افزایش جرم یا ادغام با سیاهچاله های دیگر رشد کرده اند.

در حال بررسی بیشتر در این مورد، تیم، از جمله نویسنده اصلی دانکن فارا از دانشگاه هاوایی در مانوآ، کشف کرد که قدرت جفت شدن به این معنی است که رشد سیاهچاله ها با انبساط شتابان جهان مطابقت دارد.

هیچ توافقی در مورد اینکه کدام مدل برای انرژی تاریک به احتمال زیاد درست است وجود ندارد، اما ساده‌ترین مدل برای انرژی تاریک یک «ثابت کیهانی» است. در این مدل، کل کیهان تحت تاثیر چگالی انرژی یکنواخت و ثابت است. دنیای فیزیک این موضوع چندان مرموز به نظر نمی رسد، اما چگالی انرژی باید ثابت بماند حتی با انبساط جهان. هیچ شی شناخته شده ای وجود ندارد که به شیوه لازم رفتار کند. به همین دلیل، برخی تصور می کنند که این خاصیت خود خلاء است.

بیشتر مدل‌های سیاهچاله‌ها نشان می‌دهند که در قلب آن‌ها یک تکینگی وجود دارد، نقطه‌ای که در آن جرم در یک نقطه بی‌نهایت کوچک فشرده می‌شود و بنابراین بی‌نهایت متراکم می‌شود. جفت کیهانی جدید این تکینگی را با انرژی خلاء جایگزین می کند که به عنوان منبع انرژی تاریک پیشنهاد شده است.

محققان این نظریه را در دو مقاله که در سال منتشر شده است، شرح می دهند مجله Astrophysical و مجلات Astrophysical Journal, با طرح جنبه های مختلف ارتباط کیهانی و ارائه اولین "توضیحات اخترفیزیکی انرژی تاریک".

شواهدی برای مدل اخترفیزیکی انرژی تاریک

در مقاله اول، تیم به سیاهچاله‌ها در مرکز کهکشان‌های بیضوی «قرمز و مرده» که در حال حاضر غیرفعال هستند، نگاه کردند.

فره توضیح می‌دهد: «از آنجایی که انتظار نمی‌رود این کهکشان‌ها کار زیادی انجام دهند، انتظار نمی‌رود که سیاه‌چاله‌های مرکزی آن‌ها با گذشت زمان زیاد رشد کنند. ما دریافتیم که پس از محاسبه همه کانال‌های طبیعی رشد سیاه‌چاله‌ها، این سیاه‌چاله‌ها هنوز هم افزایش جرمی زیادی را بین هفت میلیارد سال پیش تا امروز نشان می‌دهند - جرمی تقریباً 10 برابر است. این تعجب آور است و توضیح آن چندان آسان نیست.»

در مقاله دوم خود، این تیم تلاش کرد تا کشف کند که آیا این رشد غیرمنتظره جرم سیاهچاله می تواند نتیجه انبساط جهان از طریق جفت شدن کیهانی باشد یا خیر.

فره می گوید: «مقاله دوم ما نشان می دهد که این نرخ افزایش جرم با افزایش جرم سیاهچاله ها همگام با حجم جهان مطابقت دارد. یعنی اگر حجم جهان دو برابر شود، جرم سیاهچاله‌ها نیز افزایش می‌یابد.»

فره توضیح می‌دهد که اگر نتیجه درست باشد، اگر حجم جهان دو برابر شود، جرم یک سیاه‌چاله دو برابر می‌شود، اما تعداد سیاه‌چاله‌ها در واحد حجم به دلیل این واقعیت که سیاه‌چاله‌ها اجرام خاصی هستند، همچنان نصف می‌شود. .

با کنار هم قرار دادن این دو چیز، چگالی جرم سیاهچاله ها با انبساط جهان ثابت می ماند. این دقیقاً همان رفتاری است که از «چیزی» انتظار می‌رود که باعث افزایش شتابان گسترش می‌شود.» از آنجایی که هیچ شیء دیگری این رفتار را نشان نمی دهد، استدلال می کند که سیاهچاله ها همان «چیزی» هستند. بنابراین انرژی تاریک نیازی ندارد که خاصیت خود خلاء باشد و نیازی نیست که یکنواخت باشد. می‌تواند در سیاه‌چاله‌ها ساکن شود و زمانی که ستاره‌های بزرگ در اثر مرگ فرو می‌ریزند، تولید می‌شود، چیزی که از اواسط دهه شصت پیش‌بینی شده است.

یکی از جذابیت‌های کلیدی تئوری جفت کیهانی این تیم این است که در حالی که برخی از مدل‌های انرژی تاریک نیاز به اضافه‌کردن به مدل‌های ما از کیهان دارند، همه عناصر مورد نیاز برای این مدل از قبل شناخته شده‌اند.

این منبعی برای انرژی تاریک از چیزی که ما از قبل می دانیم، یعنی سیاهچاله ها، فراهم می کند. فررا می گوید: نیازی به نوع جدیدی از جسم یا ذره جدید نیست.

یک جفت جنجالی

نظریه جدید بدون بحث در محافل فیزیک سپری نشده است و بسیاری از محققان هنوز تمایلی به پذیرش این جفت کیهانی ندارند.

لوز آنجلا گارسیا کیهان شناس دانشگاه ECCI می گوید: «من می توانم چیزهایی را که ناراحت کننده هستند تشخیص دهم. دنیای فیزیک گفتن اینکه مشاهدات آن‌ها شواهدی را نشان می‌دهد که سیاه‌چاله‌ها از انرژی تاریک ساخته شده‌اند، به‌ویژه به‌عنوان یک عکس طولانی به نظر می‌رسد، زیرا ما نمی‌توانیم «داخل» سیاه‌چاله را اندازه‌گیری کنیم.»

گارسیا همچنین از این واقعیت که نظریه تیم با پیوند دادن انرژی تاریک به سیاهچاله‌ها، این نیرو را به چرخه زندگی ستاره‌ها متصل می‌کند و آن را «بسیار خطرناک» توصیف می‌کند، ناراحت است. این به این دلیل است که وقتی دانشمندان محتوای انرژی-ماده جهان را در نظر می گیرند، سیاهچاله ها و در نتیجه انرژی تاریک در این مدل قبلاً در نسبت 5 درصدی «ماده معمولی» از محتوای انرژی-ماده جهان به حساب می آیند.

در نهایت، گارسیا خاطرنشان می کند که جدول زمانی جهان یک شکاف دو میلیارد ساله ایجاد می کند که نظریه تیم برای پر کردن آن تلاش می کند.

او توضیح می‌دهد: «اوج تعداد سیاه‌چاله‌ها و اختروش‌ها مصادف با اوج تاریخ شکل‌گیری ستاره‌ها در حدود 10 میلیارد سال پیش است و پس از آن کاهش سریعی در تعداد این اجرام عظیم وجود دارد». از سوی دیگر، شروع تسلط انرژی تاریک کم و بیش هشت میلیارد سال پیش رخ می دهد.

نسل جدید ثابت کیهانی را به خود می گیرد

پس اگر سیاهچاله ها منبع انرژی تاریک هستند، گارسیا می پرسد، چرا انرژی تاریک دو میلیارد سال طول می کشد تا بر دیگر اشکال ماده و انرژی تسلط یابد؟

او در پایان می‌گوید: «اگرچه نمی‌توانیم این ایده را کاملاً رد کنیم، به نظر من بسیار بعید به نظر می‌رسد که سیاه‌چاله‌ها منبع انرژی تاریک باشند».

خود فره موافق است که معمای انرژی تاریک هنوز حل نشده است، و اذعان می کند که در حالی که این دو مقاله شواهدی از منبع اخترفیزیکی برای انرژی تاریک ارائه می دهند، استدلال آنها نیاز به بررسی دقیق تری دارد.

فراه نتیجه می گیرد: «انرژی تاریک یک پدیده عمیقاً مرموز باقی می ماند. من می گویم مقالات ما احتمال وجود سیاهچاله ها را به عنوان منبعی برای انرژی تاریک مطرح می کند و یک "فرضیه جالب" ارائه می دهد، اما در حال حاضر، بیش از این نیست.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/new-theory-links-supermassive-black-holes-and-dark-energy/