Noua teorie leagă găurile negre supermasive și energia întunecată

O nouă teorie controversată sugerează că găurile negre supermasive care pândesc în inima majorității galaxiilor mari ar putea fi sursa de energie întunecată, forța misterioasă care conduce expansiunea accelerată a universului.

Legătura sugerată – denumită „cuplare cosmologică” – s-a născut din observațiile găurilor negre din inima galaxiilor îndepărtate care par să fi crescut mai rapid decât ar permite simpla acumulare de masă sau fuziunea cu alte găuri negre.

Investigând acest lucru în continuare, echipa, inclusiv autorul principal Duncan Farrah de la Universitatea din Hawaii din Mānoa, a descoperit că puterea cuplării înseamnă că creșterea găurilor negre s-a potrivit cu expansiunea accelerată a universului.

„Nu există un acord cu privire la care model pentru energia întunecată este cel mai probabil să fie corect, dar cel mai simplu model pentru energia întunecată este o „constantă cosmologică”. În acest model, întregul univers este pătruns de o densitate de energie uniformă și constantă”, spune Farrah Lumea fizicii. „Acest lucru nu sună atât de misterios, dar densitatea de energie trebuie să rămână constantă chiar dacă universul se extinde. Nu există niciun obiect cunoscut care să se comporte în modul cerut. Din această cauză, unii consideră că este o proprietate a vidului în sine.”

Majoritatea modelelor de găuri negre sugerează că în inima lor se află o singularitate, un punct în care masa este strânsă într-un punct infinitezimal de mic și astfel devine infinit de densă. Noua cuplare cosmologică înlocuiește această singularitate cu energia de vid, propusă ca sursă de energie întunecată.

Cercetătorii detaliază teoria în două lucrări, publicate în Jurnalul Astrofizic și Scrisorile din jurnalul astrofizic, ambele prezentând diferite aspecte ale conexiunii cosmologice și oferind prima „explicație astrofizică a energiei întunecate”.

Dovezi pentru un model astrofizic de energie întunecată

În prima lucrare, echipa a analizat găurile negre din centrele galaxiilor eliptice „roșii și moarte” care sunt în prezent inactive.

„Deoarece aceste galaxii nu sunt de așteptat să facă mare lucru, găurile lor negre centrale nu sunt de așteptat să crească mult în timp”, explică Farrah. „Am descoperit că, după ce am luat în considerare toate canalele „normale” posibile de creștere a găurilor negre, aceste găuri negre arată încă o creștere mare a masei între aproximativ șapte miliarde de ani în urmă și astăzi – aproape un factor de 10 în masă. Acest lucru este surprinzător și nu atât de ușor de explicat.”

În cea de-a doua lucrare, echipa a încercat să descopere dacă această creștere neașteptată a masei găurii negre ar putea fi rezultatul expansiunii universului doar prin cuplarea cosmologică.

„A doua noastră lucrare arată că această rată de creștere a masei este în concordanță cu masa găurilor negre care crește în sincronizare cu volumul universului”, spune Farrah. „Adică, dacă volumul universului se dublează, la fel și masa găurilor negre.”

Farrah explică că, dacă rezultatul este corect, atunci dacă volumul universului se dublează, masa unei găuri negre date se va dubla, dar numărul de găuri negre pe unitatea de volum se va înjumătăți din cauza faptului că găurile negre sunt obiecte specifice. .

„Adunând aceste două lucruri împreună, densitatea de masă a găurilor negre va rămâne constantă pe măsură ce universul se extinde. Acesta este exact comportamentul așteptat de la „ceva” care dă naștere la accelerarea expansiunii”, spune Farrah. „Din moment ce niciun alt obiect nu prezintă acest comportament, se argumentează că găurile negre sunt acel „ceva”. Deci, energia întunecată nu trebuie să fie o proprietate a vidului în sine și nu trebuie să fie uniformă. Poate locui în găurile negre și poate fi produsă atunci când stelele mari se prăbușesc în moarte, lucru care a fost prezis încă de la mijlocul anilor 60.”

Una dintre atracțiile cheie ale teoriei de cuplare cosmologică a echipei este că, în timp ce unele modele de energie întunecată necesită adăugări la modelele noastre ale universului, toate elementele necesare pentru acest model sunt deja cunoscute.

„Oferă o sursă de energie întunecată din ceva despre care știm deja că există, și anume găurile negre. Nu este nevoie de niciun nou tip de obiect sau de particule noi”, spune Farrah.

O cuplare controversată

Noua teorie nu a trecut fără controverse în cercurile fizicii, mulți cercetători nefiind încă dispuși să accepte această cuplare cosmologică.

„Pot observa lucruri care sunt îngrijorătoare”, spune cosmologul Universității ECCI Luz Ángela García Lumea fizicii. „Să spunem că observația lor pune dovezi că găurile negre sunt făcute din energie întunecată pare a fi o cale lungă, în special pentru că nu putem efectua măsurători „în interiorul” găurii negre.”

García este, de asemenea, tulburat de faptul că, legând energia întunecată de găurile negre, teoria echipei conectează această forță la ciclul de viață al stelelor, descriindu-l ca fiind „foarte riscant”. Acest lucru se datorează faptului că, atunci când oamenii de știință iau în considerare conținutul de energie-materie al universului, găurile negre și, prin urmare, energia întunecată din acest model au fost deja luate în considerare în proporția de 5% „materie obișnuită” din conținutul de energie-materie al universului.

În cele din urmă, García observă că cronologia universului lasă un decalaj de două miliarde de ani pe care teoria echipei se străduiește să-l umple.

„Vârful numărului de găuri negre și de quasari coincide cu vârful istoriei formării stelare, acum aproximativ 10 miliarde de ani, iar după aceea are loc o scădere rapidă a numărului acestor obiecte masive”, explică ea. „Pe de altă parte, demararea dominației energiei întunecate are loc acum mai mult sau mai puțin cu opt miliarde de ani.”

O nouă generație preia constanta cosmologică

Deci, dacă găurile negre sunt sursa energiei întunecate, se întreabă García, de ce este nevoie de energie întunecată două miliarde de ani pentru a domina alte forme de materie și energie?

„Deși nu putem exclude ideea complet, mi se pare foarte puțin probabil ca găurile negre să fie sursa de energie întunecată”, conchide ea.

Farrah însuși este de acord că misterul energiei întunecate este departe de a fi rezolvat, recunoscând că, deși cele două lucrări oferă dovezi ale unei surse astrofizice pentru energia întunecată, argumentul lor necesită mult mai multă analiză.

„Energia întunecată rămâne un fenomen profund misterios”, conchide Farrah. „Aș spune că lucrările noastre ridică posibilitatea găurilor negre ca sursă de energie întunecată și oferă o „ipoteză interesantă”, dar în prezent, nu mai mult de atât.”

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/new-theory-links-supermassive-black-holes-and-dark-energy/