Нова теорія пов’язує надмасивні чорні діри та темну енергію

Суперечлива нова теорія припускає, що надмасивні чорні діри, які ховаються в серці більшості великих галактик, можуть бути джерелом темної енергії, таємничої сили, що спонукає до прискореного розширення Всесвіту.

Передбачуваний зв’язок – званий «космологічним зв’язком» – виник із спостережень за чорними дірами в серці далеких галактик, які, здається, зростали швидше, ніж дозволило б просте збільшення маси або злиття з іншими чорними дірами.

Досліджуючи це далі, команда, включаючи головного автора Дункан Фарра від Гавайський університет у Маноа, виявив, що сила зв’язку означає, що зростання чорних дір відповідає прискореному розширенню Всесвіту.

«Немає згоди щодо того, яка модель темної енергії найбільш вірогідна, але найпростішою моделлю темної енергії є «космологічна константа». У цій моделі весь Всесвіт пронизаний рівномірною та постійною щільністю енергії», — розповідає Фарра. Світ фізики. «Це не звучить так загадково, але щільність енергії повинна залишатися постійною, навіть коли Всесвіт розширюється. Немає відомого об’єкта, який би поводився належним чином. Через це деякі вважають, що це властивість самого вакууму».

Більшість моделей чорних дір припускають, що в їх основі лежить сингулярність, точка, в якій маса стискається в нескінченно малу точку і таким чином стає нескінченно щільною. Новий космологічний зв'язок замінює цю сингулярність енергією вакууму, яка вважається джерелом темної енергії.

Дослідники детально описують теорію у двох статтях, опублікованих у Астрофізичний журнал та Листи астрофізичних журналів, обидва викладають різні аспекти космологічного зв’язку та забезпечують перше «астрофізичне пояснення темної енергії».

Докази астрофізичної моделі темної енергії

У першій статті команда розглядала чорні діри в центрах «червоних і мертвих» еліптичних галактик, які наразі неактивні.

«Оскільки від цих галактик не очікується багато чого, очікується, що їхні центральні чорні діри не будуть сильно зростати з часом», — пояснює Фарра. «Ми виявили, що після врахування всіх можливих «нормальних» каналів зростання чорних дір, ці чорні діри все ще демонструють значне збільшення маси в період приблизно з семи мільярдів років тому до сьогодні – майже в 10 разів. Це дивно, і це не так легко пояснити».

У своїй другій статті команда намагалася з’ясувати, чи може це несподіване зростання маси чорної діри бути результатом розширення Всесвіту лише через космологічний зв’язок.

«Наша друга стаття показує, що ця швидкість збільшення маси узгоджується зі збільшенням маси чорних дір синхронно з об’ємом Всесвіту», — каже Фарра. «Тобто якщо об’єм Всесвіту подвоюється, маса чорних дір теж подвоюється».

Фарра пояснює, що якщо результат правильний, то якщо об’єм Всесвіту подвоїться, маса даної чорної діри подвоїться, але кількість чорних дір на одиницю об’єму все одно зменшиться вдвічі через те, що чорні діри є специфічними об’єктами. .

«Якщо поєднати ці дві речі, щільність маси чорних дір залишатиметься постійною, коли Всесвіт розширюється. Саме такої поведінки очікується від «чогось», що призводить до прискореного розширення», — говорить Фарра. «Оскільки жоден інший об’єкт не демонструє такої поведінки, це стверджує, що чорні діри – це «щось». Таким чином, темна енергія не повинна бути властивістю самого вакууму, і вона не повинна бути однорідною. Він може перебувати в чорних дірах і виникати, коли великі зірки колапсують у результаті смерті, що передбачалося з середини шістдесятих».

Однією з ключових переваг теорії космологічного зв’язку команди є те, що хоча деякі моделі темної енергії вимагають доповнень до наших моделей Всесвіту, усі елементи, необхідні для цієї моделі, вже відомі.

«Він забезпечує джерело темної енергії з чогось, про що ми вже знаємо, а саме чорних дір. Немає потреби в будь-якому новому типі об’єкта чи новій частинці», – каже Фарра.

Спірне зчеплення

Нова теорія не пройшла без суперечок у колах фізики, і багато дослідників поки не бажають прийняти цей космологічний зв’язок.

«Я можу помітити речі, які викликають занепокоєння», — каже космолог Університету ECCI Лус Анхела Гарсія Світ фізики. «Сказати, що їх спостереження є доказами того, що чорні діри утворюються з темної енергії, здається невдалим, зокрема тому, що ми не можемо виконувати вимірювання «всередині» чорної діри».

Гарсія також стурбований тим фактом, що пов’язуючи темну енергію з чорними дірами, теорія команди пов’язує цю силу з життєвим циклом зірок, описуючи її як «дуже ризиковану». Це пояснюється тим, що коли вчені розглядають вміст енергії та матерії у Всесвіті, чорні діри і, отже, темна енергія в цій моделі вже враховані в 5% частці «звичайної матерії» від вмісту енергії і речовини у Всесвіті.

Нарешті, Гарсія зазначає, що хронологія Всесвіту залишає проміжок у два мільярди років, який теорія команди намагається заповнити.

«Пік кількості чорних дір і квазарів збігається з піком історії зореутворення приблизно 10 мільярдів років тому, а після цього спостерігається швидке зниження кількості цих масивних об’єктів», — пояснює вона. «З іншого боку, початок домінування темної енергії стався більш-менш вісім мільярдів років тому».

Нове покоління приймає космологічну константу

Отже, якщо чорні діри є джерелом темної енергії, запитує Гарсія, чому темній енергії потрібно два мільярди років, щоб домінувати над іншими формами матерії та енергії?

«Хоча ми не можемо повністю виключити цю ідею, мені здається, що чорні діри є дуже малоймовірним джерелом темної енергії», — підсумовує вона.

Сам Фарра погоджується з тим, що таємниця темної енергії далека від розгаданої, визнаючи, що хоча дві статті надають докази існування астрофізичного джерела темної енергії, їхні аргументи потребують набагато більш ретельного вивчення.

«Темна енергія залишається глибоко таємничим явищем», — підсумовує Фарра. «Я б сказав, що наші статті підвищують можливість існування чорних дір як джерела темної енергії та пропонують «цікаву гіпотезу», але наразі не більше того».

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/new-theory-links-supermassive-black-holes-and-dark-energy/