ทฤษฎีใหม่เชื่อมโยงหลุมดำมวลมหาศาลกับพลังงานมืด

ทฤษฎีใหม่ที่มีการถกเถียงกันเสนอว่าหลุมดำมวลมหาศาลที่แฝงตัวอยู่ในใจกลางของดาราจักรขนาดใหญ่ส่วนใหญ่อาจเป็นแหล่งกำเนิดของพลังงานมืด ซึ่งเป็นพลังลึกลับที่ผลักดันการขยายตัวอย่างรวดเร็วของเอกภพ

การเชื่อมโยงที่แนะนำหรือที่เรียกว่า "cosmological coupling" - เกิดจากการสังเกตหลุมดำที่ใจกลางกาแลคซีไกลโพ้นซึ่งดูเหมือนว่าจะเติบโตอย่างรวดเร็วมากกว่าการเพิ่มมวลหรือการรวมตัวกับหลุมดำอื่น ๆ

การตรวจสอบเพิ่มเติมนี้ ทีมงาน รวมทั้งผู้เขียนหลัก ดันแคน ฟาร์ราห์ จาก มหาวิทยาลัย Hawai'i ที่ Manoaค้นพบว่าความแข็งแกร่งของการเชื่อมต่อหมายถึงการเติบโตของหลุมดำที่สอดคล้องกับการขยายตัวที่เร่งขึ้นของเอกภพ

“ไม่มีข้อตกลงว่าแบบจำลองใดของพลังงานมืดที่น่าจะถูกต้องที่สุด แต่แบบจำลองที่ง่ายที่สุดสำหรับพลังงานมืดคือ 'ค่าคงที่ของจักรวาล' ในแบบจำลองนี้ จักรวาลทั้งหมดถูกแผ่กระจายออกไปด้วยความหนาแน่นของพลังงานที่สม่ำเสมอและคงที่” Farrah กล่าว ฟิสิกส์โลก. “นี่ไม่ได้ฟังดูลึกลับนัก แต่ความหนาแน่นของพลังงานต้องคงที่แม้ว่าเอกภพจะขยายตัว ไม่มีวัตถุใดที่ทราบว่าทำงานในลักษณะที่ต้องการ ด้วยเหตุนี้บางคนจึงคิดว่าเป็นคุณสมบัติของสุญญากาศเอง”

แบบจำลองส่วนใหญ่ของหลุมดำชี้ให้เห็นว่าหัวใจของพวกมันคือภาวะเอกฐาน ซึ่งเป็นจุดที่มวลถูกบีบให้เป็นจุดเล็กๆ น้อยๆ และกลายเป็นความหนาแน่นอย่างไม่มีที่สิ้นสุด การมีเพศสัมพันธ์ทางจักรวาลวิทยาใหม่แทนที่ภาวะเอกฐานนี้ด้วยพลังงานสุญญากาศ ซึ่งเสนอว่าเป็นแหล่งกำเนิดของพลังงานมืด

นักวิจัยให้รายละเอียดเกี่ยวกับทฤษฎีนี้ในเอกสารสองฉบับซึ่งตีพิมพ์ใน วารสาร Astrophysical และ จดหมายวารสารทางฟิสิกส์, โดยทั้งสองได้วางแง่มุมต่างๆ ของการเชื่อมต่อของจักรวาลและให้ "คำอธิบายทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์เกี่ยวกับพลังงานมืด" เป็นครั้งแรก

หลักฐานสำหรับแบบจำลองพลังงานมืดทางดาราศาสตร์

ในเอกสารฉบับแรก ทีมงานมองไปที่หลุมดำในใจกลางของกาแลคซีทรงรี "สีแดงและตายแล้ว" ซึ่งไม่ได้ใช้งานอยู่ในขณะนี้

“เนื่องจากกาแลคซีเหล่านี้ไม่คาดว่าจะทำอะไรได้มากนัก หลุมดำใจกลางของพวกมันจึงไม่คาดว่าจะเติบโตมากตามเวลา” Farrah อธิบาย “เราพบว่าหลังจากพิจารณาช่องทางการเจริญเติบโตของหลุมดำ 'ปกติ' ที่เป็นไปได้ทั้งหมดแล้ว หลุมดำเหล่านี้ยังคงแสดงมวลที่เพิ่มขึ้นอย่างมากระหว่างประมาณเจ็ดพันล้านปีก่อนและในปัจจุบัน ซึ่งมีมวลเกือบ 10 เท่า นี่เป็นเรื่องที่น่าแปลกใจและไม่ง่ายที่จะอธิบาย”

ในเอกสารฉบับที่สอง ทีมงานพยายามค้นหาว่าการเติบโตของมวลหลุมดำที่ไม่คาดคิดนี้อาจเป็นผลมาจากการขยายตัวของเอกภพผ่านการเชื่อมต่อกันทางจักรวาลวิทยาเพียงอย่างเดียวหรือไม่

“ผลงานชิ้นที่สองของเราแสดงให้เห็นว่าอัตราการเพิ่มขึ้นของมวลนี้สอดคล้องกับมวลของหลุมดำที่เพิ่มขึ้นตามปริมาตรของเอกภพ” Farrah กล่าว “นั่นคือ ถ้าปริมาตรของเอกภพเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า มวลของหลุมดำก็เพิ่มขึ้นด้วย”

Farrah อธิบายว่าหากผลลัพธ์ถูกต้อง ถ้าปริมาตรของเอกภพเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า มวลของหลุมดำที่กำหนดจะเพิ่มเป็นสองเท่า แต่จำนวนหลุมดำต่อหน่วยปริมาตรจะยังคงลดลงครึ่งหนึ่ง เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าหลุมดำเป็นวัตถุเฉพาะ .

“เมื่อนำสองสิ่งนี้มารวมกัน ความหนาแน่นมวลของหลุมดำจะคงที่เมื่อเอกภพขยายตัว นี่เป็นพฤติกรรมที่คาดหวังจาก 'บางสิ่ง' ที่ก่อให้เกิดการขยายตัวอย่างรวดเร็ว” Farrah กล่าว “เนื่องจากไม่มีวัตถุอื่นใดที่แสดงพฤติกรรมนี้ จึงโต้แย้งว่าหลุมดำนั้นเป็น 'บางสิ่ง' ดังนั้นพลังงานมืดจึงไม่จำเป็นต้องเป็นสมบัติของสุญญากาศเอง และไม่จำเป็นต้องสม่ำเสมอ มันสามารถอาศัยอยู่ภายในหลุมดำ และเกิดขึ้นเมื่อดาวฤกษ์ขนาดใหญ่พังทลายลงด้วยความตาย ซึ่งเป็นสิ่งที่คาดการณ์ไว้ตั้งแต่ช่วงกลางทศวรรษที่ XNUMX”

ประเด็นสำคัญประการหนึ่งของทฤษฎีการควบรวมจักรวาลวิทยาของทีมวิจัยคือ แม้ว่าแบบจำลองพลังงานมืดบางแบบต้องการการเพิ่มเติมเพื่อสร้างแบบจำลองจักรวาลของเรา แต่องค์ประกอบทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับแบบจำลองนี้เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้ว

“มันเป็นแหล่งพลังงานมืดจากบางสิ่งที่เรารู้อยู่แล้วว่ามีอยู่นั่นคือหลุมดำ ไม่จำเป็นต้องมีวัตถุประเภทใหม่หรืออนุภาคใหม่” Farrah กล่าว

การมีเพศสัมพันธ์ที่ขัดแย้งกัน

ทฤษฎีใหม่นี้ยังไม่ผ่านพ้นไปโดยไม่มีข้อโต้แย้งในแวดวงฟิสิกส์ โดยที่นักวิจัยหลายคนยังไม่เต็มใจที่จะยอมรับการมีเพศสัมพันธ์ทางจักรวาลวิทยานี้

Luz Ángela García นักจักรวาลวิทยาจาก Universidad ECCI กล่าวว่า "ฉันมองเห็นสิ่งที่น่าเป็นห่วงได้" ฟิสิกส์โลก. “การบอกว่าการสังเกตของพวกเขาสร้างหลักฐานว่าหลุมดำถูกสร้างขึ้นจากพลังงานมืดนั้นดูเหมือนเป็นเรื่องไกลตัว เพราะเราไม่สามารถทำการตรวจวัด 'ภายใน' หลุมดำได้”

การ์เซียยังรู้สึกกังวลกับข้อเท็จจริงที่ว่าด้วยการเชื่อมโยงพลังงานมืดกับหลุมดำ ทฤษฎีของทีมเชื่อมโยงพลังนี้กับวงจรชีวิตของดวงดาว โดยอธิบายว่ามัน "เสี่ยงมาก" นี่เป็นเพราะเมื่อนักวิทยาศาสตร์พิจารณาเนื้อหาสสารพลังงานของเอกภพ หลุมดำและพลังงานมืดในแบบจำลองนี้ได้ถูกคิดเป็นสัดส่วน 5% ของเนื้อหาสสารพลังงานในเอกภพ

สุดท้าย García ตั้งข้อสังเกตว่าเส้นเวลาของเอกภพเหลือช่องว่างถึงสองพันล้านปีที่ทฤษฎีของทีมพยายามดิ้นรนเพื่อเติมเต็ม

“จำนวนสูงสุดของหลุมดำและควาซาร์เกิดขึ้นพร้อมกับจุดสูงสุดของประวัติศาสตร์การก่อตัวดาวฤกษ์เมื่อประมาณ 10 พันล้านปีก่อน และหลังจากนั้นจำนวนของวัตถุขนาดใหญ่เหล่านี้ก็ลดลงอย่างรวดเร็ว” เธออธิบาย “ในทางกลับกัน จุดเริ่มต้นของการครอบงำของพลังงานมืดนั้นเกิดขึ้นเมื่อแปดพันล้านปีก่อนไม่มากก็น้อย”

คนรุ่นใหม่ใช้ค่าคงที่ของจักรวาลวิทยา

ถ้าหลุมดำเป็นแหล่งพลังงานมืด García ถามว่าเหตุใดพลังงานมืดจึงใช้เวลาถึงสองพันล้านปีในการครอบงำสสารและพลังงานรูปแบบอื่นๆ

“แม้ว่าเราจะไม่สามารถแยกแยะแนวคิดนี้ได้ทั้งหมด แต่สำหรับฉันแล้ว ดูเหมือนว่าหลุมดำจะไม่เป็นแหล่งกำเนิดของพลังงานมืด” เธอสรุป

Farrah เองเห็นพ้องต้องกันว่าความลึกลับของพลังงานมืดนั้นยังห่างไกลจากการแก้ไข โดยยอมรับว่าแม้เอกสารทั้งสองจะเป็นหลักฐานของแหล่งที่มาของพลังงานมืดทางดาราศาสตร์ แต่ข้อโต้แย้งของพวกเขาก็ต้องการการตรวจสอบข้อเท็จจริงมากกว่านี้

“พลังงานมืดยังคงเป็นปรากฏการณ์ที่ลึกลับซับซ้อน” ฟาร์ราห์สรุป “ฉันจะบอกว่าเอกสารของเราเพิ่มความเป็นไปได้ที่หลุมดำจะเป็นแหล่งพลังงานมืดและให้ 'สมมติฐานที่น่าสนใจ' แต่ในปัจจุบัน ไม่มีอะไรมากไปกว่านั้น”

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/new-theory-links-supermassive-black-holes-and-dark-energy/