新理论将超大质量黑洞与暗能量联系起来

一项有争议的新理论表明，潜伏在大多数大型星系中心的超大质量黑洞可能是暗能量的来源，暗能量是推动宇宙加速膨胀的神秘力量。

建议的联系——被称为“宇宙学耦合”——源于对遥远星系中心黑洞的观察，这些黑洞的增长速度似乎比简单地增加质量或与其他黑洞合并所允许的要快。

进一步调查，包括主要作者在内的团队 邓肯·法拉 来自 夏威夷大学马诺阿分校，发现耦合的强度意味着黑洞的增长与宇宙的加速膨胀相匹配。

“对于哪种暗能量模型最有可能是正确的，目前还没有达成一致意见，但最简单的暗能量模型是‘宇宙学常数’。 在这个模型中，整个宇宙充满了均匀和恒定的能量密度，”法拉告诉 物理世界。 “这听起来并不那么神秘，但即使宇宙膨胀，能量密度也必须保持恒定。 没有已知的对象以所需的方式运行。 正因为如此，一些人认为它是真空本身的一种特性。”

大多数黑洞模型都表明，它们的核心是一个奇点，在这个点上，质量被压缩成一个无限小的点，因此变得无限密集。 新的宇宙学耦合用真空能量取代了这个奇点，真空能量被提议作为暗能量的来源。

研究人员在发表于 天体物理学杂志 和 天体物理学杂志信, 既阐述了宇宙学联系的不同方面，又提供了第一个“暗能量的天体物理学解释”。

天体物理学暗能量模型的证据

在第一篇论文中，该团队研究了目前处于非活动状态的“红色和死亡”椭圆星系中心的黑洞。

“因为预计这些星系不会做太多事情，所以它们的中心黑洞预计不会随着时间增长太多，”Farrah 解释道。 “我们发现，在考虑了黑洞增长的所有可能‘正常’渠道后，这些黑洞的质量在大约 10 亿年前到今天仍然表现出大幅增加——质量几乎增加了 XNUMX 倍。 这令人惊讶，而且解释起来并不那么容易。”

在他们的第二篇论文中，该团队试图发现这种意外的黑洞质量增长是否可能是宇宙膨胀仅通过宇宙学耦合造成的结果。

“我们的第二篇论文表明，这种质量增加率与黑洞质量与宇宙体积同步增加是一致的，”法拉说。 “也就是说，如果宇宙的体积增加一倍，黑洞的质量也会增加一倍。”

法拉解释说，如果结果正确，那么如果宇宙体积增加一倍，给定黑洞的质量也会增加一倍，但由于黑洞是特定物体，单位体积的黑洞数量仍会减半.

“将这两件事放在一起，黑洞的质量密度将随着宇宙的膨胀而保持不变。 这正是导致加速扩张的‘某物’的预期行为，”法拉说。 “由于没有其他物体表现出这种行为，它认为黑洞就是那种‘东西’。 所以暗能量不需要是真空本身的属性，也不需要是均匀的。 它可以存在于黑洞中，并在大恒星坍缩死亡时产生，这是自六十年代中期以来就已经预测到的。”

该团队的宇宙学耦合理论的主要吸引力之一是，虽然一些暗能量模型需要对我们的宇宙模型进行补充，但该模型所需的所有元素都是已知的。

“它为我们已知存在的东西提供了暗能量的来源，即黑洞。 不需要任何新型物体或新粒子，”Farrah 说。

有争议的耦合

新理论在物理学界并非没有争议，许多研究人员还不愿意接受这种宇宙学耦合。

“我可以发现令人不安的事情，”Universidad ECCI 宇宙学家 Luz Ángela García 说 物理世界。 “说他们的观察为黑洞由暗能量构成提供了证据似乎是一个远景，特别是因为我们无法在黑洞‘内部’进行测量。”

加西亚还对这样一个事实感到困扰：通过将暗能量与黑洞联系起来，该团队的理论将这种力量与恒星的生命周期联系起来，并将其描述为“非常危险”。 这是因为当科学家考虑宇宙的能量物质含量时，这个模型中的黑洞和暗能量已经被占宇宙能量物质含量的5%“普通物质”比例。

最后，加西亚指出，宇宙的时间轴留下了 XNUMX 亿年的空白，该团队的理论难以填补。

“大约 10 亿年前，黑洞和类星体数量的峰值恰逢恒星形成历史的峰值，之后这些大质量天体的数量迅速下降，”她解释道。 “另一方面，暗能量统治的启动大约发生在 XNUMX 亿年前。”

新一代采用宇宙常数

因此，如果黑洞是暗能量的来源，加西亚问道，为什么暗能量需要 XNUMX 亿年才能支配其他形式的物质和能量？

“虽然我们不能完全排除这个想法，但在我看来，黑洞不太可能是暗能量的来源，”她总结道。

法拉本人同意暗能量之谜远未解开，并承认虽然这两篇论文提供了暗能量天体物理学来源的证据，但他们的论点需要更多的审查。

“暗能量仍然是一种非常神秘的现象，”法拉总结道。 “我会说我们的论文提出了黑洞作为暗能量来源的可能性，并提供了一个‘有趣的假设’，但目前仅此而已。”

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