תיאוריה חדשה מקשרת בין חורים שחורים סופר-מסיביים ואנרגיה אפלה

תיאוריה חדשה שנויה במחלוקת מציעה שחורים שחורים סופר-מסיביים האורבים בלב רוב הגלקסיות הגדולות יכולים להיות מקור האנרגיה האפלה, הכוח המסתורי המניע את ההתפשטות המואצת של היקום.

הקישור המוצע - המכונה "צימוד קוסמולוגי" - נולד מתצפיות על חורים שחורים בלב גלקסיות מרוחקות שנראה כאילו צמחו מהר יותר ממה שפשוט הצטברות מסה או התמזגות עם חורים שחורים אחרים יאפשרו.

חוקרים זאת עוד יותר, הצוות, כולל המחבר הראשי דאנקן פארה מ אוניברסיטת הוואי במנואה, גילה שעוצמת הצימוד פירושה שהצמיחה של החורים השחורים תואמת את ההתפשטות המואצת של היקום.

"אין הסכמה על איזה מודל לאנרגיה אפלה סביר ביותר להיות נכון, אבל המודל הפשוט ביותר לאנרגיה אפלה הוא 'קבוע קוסמולוגי'. במודל הזה, היקום כולו עטוף בצפיפות אנרגיה אחידה וקבועה", מספר פארה עולם הפיזיקה. "זה לא נשמע כל כך מסתורי, אבל צפיפות האנרגיה חייבת להישאר קבועה גם כשהיקום מתרחב. לא ידוע על חפץ שמתנהג בצורה הנדרשת. בגלל זה, חלק חושבים שזה תכונה של הוואקום עצמו."

רוב הדגמים של חורים שחורים מרמזים שבלבם יש ייחוד, נקודה שבה מסה נדחסת לנקודה קטנה לאין שיעור וכך הופכת לצפופה לאין שיעור. הצימוד הקוסמולוגי החדש מחליף את הייחודיות הזו באנרגיית ואקום, המוצעת כמקור לאנרגיה אפלה.

החוקרים מפרטים את התיאוריה בשני מאמרים שפורסמו ב אסטרופיסיקל ז'ורנל ו מכתבי העיתון האסטרופיסי, כאשר הן מתארות היבטים שונים של הקשר הקוסמולוגי והן מספקת את "ההסבר האסטרופיזי הראשון של האנרגיה האפלה".

עדות למודל אסטרופיזי של אנרגיה אפלה

במאמר הראשון, הצוות הסתכל על חורים שחורים במרכזן של גלקסיות אליפטיות "אדומות ומתות" שאינן פעילות כרגע.

"מכיוון שהגלקסיות האלה לא צפויות לעשות הרבה, החורים השחורים המרכזיים שלהן לא צפויים לגדול הרבה עם הזמן", מסביר פארה. "מצאנו שאחרי שהתייחסנו לכל הערוצים ה'רגילים' האפשריים של צמיחת חורים שחורים, החורים השחורים הללו עדיין מראים עלייה גדולה במסה בין לפני כשבעה מיליארד שנים להיום - כמעט פקטור של 10 במסה. זה מפתיע, ולא כל כך קל להסביר".

במאמר השני שלהם, הצוות ניסה לגלות האם גידול מסת החורים השחור הבלתי צפוי הזה יכול להיות תוצאה של התפשטות היקום באמצעות צימוד קוסמולוגי בלבד.

"המאמר השני שלנו מראה שקצב עליית המסה הזה עולה בקנה אחד עם המסה של החורים השחורים שגדלה בסנכרון עם נפח היקום", אומר פארה. "כלומר, אם נפח היקום מכפיל את עצמו, כך גם מסת החורים השחורים מוכפלת."

פארה מסבירה שאם התוצאה נכונה, אז אם נפח היקום מכפיל את עצמו, המסה של חור שחור נתון תוכפל, אבל מספר החורים השחורים ליחידת נפח עדיין יקטן בחצי בגלל העובדה שחורים שחורים הם עצמים ספציפיים .

"אם מחברים את שני הדברים יחד, צפיפות המסה של חורים שחורים תישאר קבועה כשהיקום מתרחב. זו בדיוק ההתנהגות המצופה מ'משהו' שמביא להתרחבות מואצת", אומר פארה. "מכיוון שאף אובייקט אחר לא מפגין התנהגות זו, הוא טוען שחורים שחורים הם ה'משהו' הזה. אז אנרגיה אפלה לא צריכה להיות תכונה של הוואקום עצמו, והיא לא צריכה להיות אחידה. הוא יכול לשהות בתוך חורים שחורים, ולהיווצר כאשר כוכבים גדולים קורסים במוות, דבר שנחזה מאז אמצע שנות השישים".

אחת הערעורים המרכזיים של תיאוריית הצימוד הקוסמולוגי של הצוות היא שבעוד שכמה מודלים של אנרגיה אפלה דורשים תוספות למודלים שלנו של היקום, כל האלמנטים הדרושים למודל זה כבר ידועים.

"זה מספק מקור לאנרגיה אפלה ממשהו שאנחנו כבר יודעים שקיים, כלומר חורים שחורים. אין צורך בשום סוג חדש של חפץ או חלקיק חדש", אומר פארה.

צימוד שנוי במחלוקת

התיאוריה החדשה לא עברה ללא מחלוקת בחוגי הפיזיקה, כאשר חוקרים רבים לא מוכנים לקבל את הצימוד הקוסמולוגי הזה עדיין.

"אני יכול לזהות דברים מטרידים", אומר הקוסמולוגית לוז אנג'לה גרסיה באוניברסיטת ECCI. עולם הפיזיקה. "להגיד שההתבוננות שלהם מגדירה עדויות לכך שחורים שחורים נוצרים מאנרגיה אפלה נראית כמו ירייה ארוכה, במיוחד, כי אנחנו לא יכולים לבצע מדידות 'בתוך' החור השחור."

גרסיה מוטרדת גם מהעובדה שעל ידי קישור אנרגיה אפלה לחורים שחורים, התיאוריה של הצוות מחברת את הכוח הזה למחזור החיים של כוכבים, ומתארת ​​אותו כ"מסוכן מאוד". הסיבה לכך היא שכאשר מדענים בוחנים את תכולת האנרגיה-חומר ביקום, חורים שחורים ולפיכך האנרגיה האפלה במודל זה כבר נכללו בשיעור של 5% "חומר רגיל" מתכולת האנרגיה-חומר של היקום.

לבסוף, גרסיה מציין שציר הזמן של היקום משאיר פער של שני מיליארד שנים שהתיאוריה של הצוות מתקשה למלא.

"השיא של מספר החורים השחורים והקוואזרים עולה בקנה אחד עם שיא היסטוריית היווצרות הכוכבים לפני כ-10 מיליארד שנים, ולאחר מכן יש ירידה מהירה במספר העצמים המאסיביים הללו", היא מסבירה. "מצד שני, ההתחלה של השליטה באנרגיה אפלה מתרחשת לפני פחות או יותר שמונה מיליארד שנים."

דור חדש לוקח על עצמו את הקבוע הקוסמולוגי

אז אם חורים שחורים הם המקור לאנרגיה אפלה, שואל גרסיה, מדוע נדרשים לאנרגיה אפלה שני מיליארד שנה כדי לשלוט בצורות אחרות של חומר ואנרגיה?

"למרות שאיננו יכולים לשלול את הרעיון לחלוטין, נראה לי שזה מאוד לא סביר שחורים שחורים הם מקור האנרגיה האפלה", היא מסכמת.

פארה עצמו מסכים שתעלומת האנרגיה האפלה רחוקה מלהיות פתורה, ומודה שבעוד ששני המאמרים מספקים עדות למקור אסטרופיזי לאנרגיה אפלה, הטיעון שלהם זקוק לבדיקה רבה יותר.

"אנרגיה אפלה נשארת תופעה מסתורית מאוד", מסכם פארה. "הייתי אומר שהמאמרים שלנו מעלים את האפשרות של חורים שחורים כמקור לאנרגיה אפלה ומספקים 'השערה מעניינת', אבל כרגע, לא יותר מזה".

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. ידע מוגבר. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/new-theory-links-supermassive-black-holes-and-dark-energy/