새로운 이론은 초대형 블랙홀과 암흑 에너지를 연결합니다.

논란이 되고 있는 새로운 이론은 가장 큰 은하의 중심에 도사리고 있는 초대질량 블랙홀이 우주의 가속 팽창을 이끄는 신비한 힘인 암흑 에너지의 근원일 수 있다고 제안합니다.

"우주 결합"이라고 하는 제안된 링크는 단순히 질량을 축적하거나 다른 블랙홀과 병합하는 것보다 더 빠르게 성장한 것으로 보이는 멀리 떨어진 은하의 중심에 있는 블랙홀을 관찰함으로써 탄생했습니다.

이에 대해 더 자세히 조사하기 위해 주 저자를 포함한 팀은 던컨 파라 인사말 하와이대학교 마노아 캠퍼스, 커플 링의 강도는 블랙홀의 성장이 우주의 가속 팽창과 일치한다는 것을 발견했습니다.

“암흑 에너지에 대한 어떤 모델이 가장 정확할 가능성이 있는지에 대한 합의는 없지만 암흑 에너지에 대한 가장 간단한 모델은 '우주 상수'입니다. 이 모델에서 전체 우주는 균일하고 일정한 에너지 밀도로 가득 차 있습니다.”라고 Farrah는 말합니다. 물리학 세계. "이것은 그렇게 불가사의하게 들리지는 않지만 우주가 팽창하더라도 에너지 밀도는 일정하게 유지되어야 합니다. 필요한 방식으로 작동하는 것으로 알려진 객체가 없습니다. 이 때문에 일부 사람들은 진공 자체의 속성으로 생각합니다.”

대부분의 블랙홀 모델은 중심에 특이점, 즉 질량이 극소의 작은 점으로 압착되어 무한히 밀도가 높아지는 지점이 있다고 제안합니다. 새로운 우주 결합은 이 특이점을 암흑 에너지의 원천으로 제안된 진공 에너지로 대체합니다.

연구자들은 XNUMX년 XNUMX월에 발표된 두 개의 논문에서 이론을 자세히 설명합니다. 천체 물리학 저널 과 천체 물리학 저널 편지, 우주론적 연결의 서로 다른 측면을 제시하고 최초의 "암흑 에너지에 대한 천체물리학적 설명"을 제공합니다.

천체 물리학적 암흑 에너지 모델에 대한 증거

첫 번째 논문에서 팀은 현재 활동하지 않는 "붉고 죽은" 타원은하의 중심에 있는 블랙홀을 조사했습니다.

"이 은하들은 많은 일을 할 것으로 예상되지 않기 때문에 중앙 블랙홀은 시간이 지남에 따라 많이 성장하지 않을 것으로 예상됩니다."라고 Farrah는 설명합니다. “우리는 블랙홀 성장의 가능한 모든 '정상적인' 채널을 고려한 후에도 이 블랙홀이 약 10억 년 전과 오늘날 사이에 질량이 거의 XNUMX배나 큰 질량 증가를 보인다는 것을 발견했습니다. 이것은 놀랍고 설명하기 쉽지 않습니다.”

두 번째 논문에서 팀은 이 예상치 못한 블랙홀 질량 성장이 우주적 결합만을 통한 우주 팽창의 결과일 수 있는지 여부를 발견하려고 시도했습니다.

"우리의 두 번째 논문은 이 질량 증가율이 우주의 부피와 동기화되어 증가하는 블랙홀의 질량과 일치한다는 것을 보여줍니다."라고 Farrah는 말합니다. "즉, 우주의 부피가 두 배가 되면 블랙홀의 질량도 두 배가 됩니다."

Farrah는 결과가 맞다면 우주의 부피가 두 배가 되면 주어진 블랙홀의 질량은 두 배가 되지만 블랙홀은 특정 물체이기 때문에 단위 부피당 블랙홀의 수는 여전히 절반으로 줄어들 것이라고 설명합니다. .

“이 두 가지를 합치면 블랙홀의 질량 밀도는 우주가 팽창함에 따라 일정하게 유지됩니다. 이것은 가속 팽창을 일으키는 '무언가'에 대해 예상되는 행동입니다.”라고 Farrah는 말합니다. “다른 어떤 물체도 이러한 행동을 나타내지 않기 때문에 블랙홀이 바로 그 '무언가'라고 주장합니다. 따라서 암흑 에너지는 진공 자체의 특성일 필요도 없고 균일할 필요도 없습니다. 그것은 블랙홀 안에 상주할 수 있으며, XNUMX년대 중반부터 예측된 큰 별이 죽음으로 붕괴할 때 생성될 수 있습니다.”

팀의 우주 결합 이론의 주요 매력 중 하나는 일부 암흑 에너지 모델을 우주 모델에 추가해야 하지만 이 모델에 필요한 모든 요소는 이미 알려져 있다는 것입니다.

“그것은 우리가 이미 존재한다는 것을 알고 있는 것, 즉 블랙홀로부터 암흑 에너지의 원천을 제공합니다. 새로운 유형의 물체나 새로운 입자가 필요하지 않습니다.”라고 Farrah는 말합니다.

논란의 커플링

새로운 이론은 물리학계에서 논란 없이 통과되지 않았으며, 많은 연구자들은 아직 이 우주론적 결합을 받아들이지 않으려고 합니다.

ECCI 대학의 우주론자 Luz Ángela García는 "문제가 되는 것을 발견할 수 있습니다"라고 말합니다. 물리학 세계. "그들의 관찰이 블랙홀이 암흑 에너지로 만들어졌다는 증거를 제시한다고 말하는 것은 특히 우리가 블랙홀 '내부'에서 측정을 수행할 수 없기 때문에 장기적으로 보입니다."

García는 또한 팀의 이론이 암흑 에너지를 블랙홀에 연결함으로써 이 힘을 별의 수명 주기와 연결하여 "매우 위험하다"고 설명한다는 사실에 대해 고민했습니다. 이것은 과학자들이 우주의 에너지-물질 함량을 고려할 때 이 모델의 블랙홀과 암흑 에너지가 이미 우주의 에너지-물질 함량의 5% "보통 물질" 비율로 설명되었기 때문입니다.

마지막으로 García는 우주의 타임라인이 XNUMX억 년의 공백을 남기고 팀의 이론이 채우기 위해 고군분투하고 있다고 지적합니다.

"블랙홀과 퀘이사 수의 정점은 약 10억년 전 별 형성 역사의 정점과 일치하며, 그 이후에는 이러한 거대한 물체의 수가 급격히 감소합니다."라고 그녀는 설명합니다. "반면에 암흑 에너지 지배의 시작은 약 XNUMX억 년 전에 발생했습니다."

새로운 세대가 우주 상수를 차지합니다.

따라서 블랙홀이 암흑 에너지의 원천이라면 가르시아는 왜 암흑 에너지가 다른 형태의 물질과 에너지를 지배하는 데 XNUMX억 년이 걸리는지 묻습니다.

“우리가 그 생각을 완전히 배제할 수는 없지만, 내가 보기에 블랙홀이 암흑 에너지의 원천일 가능성은 거의 없어 보입니다.”라고 그녀는 결론을 내립니다.

Farrah 자신도 암흑 에너지의 수수께끼가 풀리지 않았다는 데 동의하며 두 논문이 암흑 에너지의 천체 물리학적 근원에 대한 증거를 제공하지만 그들의 주장은 훨씬 더 면밀한 조사가 필요하다는 점을 인정합니다.

"암흑 에너지는 매우 불가사의한 현상으로 남아 있습니다."라고 Farrah는 결론을 내립니다. “우리 논문이 암흑에너지의 원천으로서 블랙홀의 가능성을 제기하고 '흥미로운 가설'을 제공한다고 말하고 싶지만 현재로서는 그 이상은 아닙니다."

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• 출처: https://physicsworld.com/a/new-theory-links-supermassive-black-holes-and-dark-energy/