Νέα θεωρία συνδέει τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες και τη σκοτεινή ενέργεια

Μια αμφιλεγόμενη νέα θεωρία προτείνει ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που κρύβονται στην καρδιά των περισσότερων μεγάλων γαλαξιών θα μπορούσαν να είναι η πηγή της σκοτεινής ενέργειας, η μυστηριώδης δύναμη που οδηγεί την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος.

Ο προτεινόμενος σύνδεσμος - που αναφέρεται ως "κοσμολογική σύζευξη" - γεννήθηκε από παρατηρήσεις μαύρων οπών στην καρδιά μακρινών γαλαξιών που φαίνεται να έχουν αναπτυχθεί πιο γρήγορα από ό,τι θα επέτρεπε η απλή συσσώρευση μάζας ή η συγχώνευση με άλλες μαύρες τρύπες.

Ερευνώντας αυτό περαιτέρω, η ομάδα, συμπεριλαμβανομένου του κύριου συγγραφέα Ντάνκαν Φάρα από το Πανεπιστήμιο της Χαβάης στη Mānoa, ανακάλυψε ότι η δύναμη της σύζευξης σημαίνει ότι η ανάπτυξη των μαύρων οπών ταίριαζε με την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος.

«Δεν υπάρχει συμφωνία σχετικά με το ποιο μοντέλο για τη σκοτεινή ενέργεια είναι πιο πιθανό να είναι σωστό, αλλά το απλούστερο μοντέλο για τη σκοτεινή ενέργεια είναι μια «κοσμολογική σταθερά». Σε αυτό το μοντέλο, ολόκληρο το σύμπαν διαποτίζεται από ομοιόμορφη και σταθερή ενεργειακή πυκνότητα», λέει η Farrah. Κόσμος Φυσικής. «Αυτό δεν ακούγεται τόσο μυστηριώδες, αλλά η ενεργειακή πυκνότητα πρέπει να παραμείνει σταθερή ακόμη και όταν το σύμπαν διαστέλλεται. Δεν υπάρχει γνωστό αντικείμενο που να συμπεριφέρεται με τον απαιτούμενο τρόπο. Εξαιτίας αυτού, ορισμένοι πιστεύουν ότι είναι ιδιότητα του ίδιου του κενού».

Τα περισσότερα μοντέλα μαύρων οπών υποδηλώνουν ότι στην καρδιά τους υπάρχει μια ιδιομορφία, ένα σημείο στο οποίο η μάζα συμπιέζεται σε ένα απειροελάχιστα μικρό σημείο και έτσι γίνεται απείρως πυκνή. Η νέα κοσμολογική σύζευξη αντικαθιστά αυτή τη μοναδικότητα με την ενέργεια του κενού, που προτείνεται ως η πηγή της σκοτεινής ενέργειας.

Οι ερευνητές περιγράφουν λεπτομερώς τη θεωρία σε δύο εργασίες, που δημοσιεύτηκαν στο Η αστροφυσική Εφημερίδα και Τα περιοδικά αστροφυσικής, με το να παρουσιάζουν διαφορετικές πτυχές της κοσμολογικής σύνδεσης και να παρέχουν την πρώτη «αστροφυσική εξήγηση της σκοτεινής ενέργειας».

Στοιχεία για ένα αστροφυσικό μοντέλο σκοτεινής ενέργειας

Στην πρώτη εργασία, η ομάδα εξέτασε τις μαύρες τρύπες στα κέντρα των «κόκκινων και νεκρών» ελλειπτικών γαλαξιών που είναι επί του παρόντος ανενεργοί.

«Επειδή αυτοί οι γαλαξίες δεν αναμένεται να κάνουν πολλά, οι κεντρικές μαύρες τρύπες τους δεν αναμένεται να μεγαλώσουν πολύ με το χρόνο», εξηγεί η Farrah. «Διαπιστώσαμε ότι, αφού υπολογίσαμε όλα τα πιθανά «κανονικά» κανάλια ανάπτυξης της μαύρης τρύπας, αυτές οι μαύρες τρύπες εξακολουθούν να παρουσιάζουν μεγάλη αύξηση μάζας μεταξύ περίπου επτά δισεκατομμυρίων ετών πριν και σήμερα – σχεδόν 10 σε μάζα. Αυτό είναι εκπληκτικό και δεν είναι τόσο εύκολο να εξηγηθεί».

Στη δεύτερη εργασία τους, η ομάδα προσπάθησε να ανακαλύψει εάν αυτή η απροσδόκητη αύξηση μάζας μαύρης τρύπας θα μπορούσε να είναι το αποτέλεσμα της διαστολής του σύμπαντος μόνο μέσω κοσμολογικής σύζευξης.

«Η δεύτερη εργασία μας δείχνει ότι αυτός ο ρυθμός αύξησης της μάζας είναι συνεπής με τη μάζα των μαύρων οπών που αυξάνεται σε συγχρονισμό με τον όγκο του σύμπαντος», λέει ο Farrah. «Δηλαδή, αν ο όγκος του σύμπαντος διπλασιαστεί, το ίδιο κάνει και η μάζα των μαύρων τρυπών».

Η Farrah εξηγεί ότι εάν το αποτέλεσμα είναι σωστό, τότε αν ο όγκος του σύμπαντος διπλασιαστεί, η μάζα μιας δεδομένης μαύρης τρύπας θα διπλασιαστεί, αλλά ο αριθμός των μαύρων οπών ανά μονάδα όγκου θα εξακολουθεί να μειώνεται στο μισό λόγω του γεγονότος ότι οι μαύρες τρύπες είναι συγκεκριμένα αντικείμενα .

«Βάζοντας αυτά τα δύο πράγματα μαζί, τότε η πυκνότητα μάζας των μαύρων τρυπών θα παραμείνει σταθερή καθώς το σύμπαν διαστέλλεται. Αυτή είναι ακριβώς η συμπεριφορά που αναμένεται από το «κάτι» που οδηγεί σε επιταχυνόμενη επέκταση», λέει ο Farrah. «Δεδομένου ότι κανένα άλλο αντικείμενο δεν παρουσιάζει αυτή τη συμπεριφορά, υποστηρίζει ότι οι μαύρες τρύπες είναι αυτό το «κάτι». Επομένως, η σκοτεινή ενέργεια δεν χρειάζεται να είναι ιδιότητα του ίδιου του κενού και δεν χρειάζεται να είναι ομοιόμορφη. Μπορεί να κατοικεί μέσα σε μαύρες τρύπες και να παράγεται όταν μεγάλα αστέρια καταρρέουν με θάνατο, κάτι που έχει προβλεφθεί από τα μέσα της δεκαετίας του εξήντα».

Ένα από τα βασικά ζητήματα της θεωρίας της κοσμολογικής σύζευξης της ομάδας είναι ότι ενώ ορισμένα μοντέλα σκοτεινής ενέργειας απαιτούν να γίνουν προσθήκες στα μοντέλα μας για το σύμπαν, όλα τα στοιχεία που χρειάζονται για αυτό το μοντέλο είναι ήδη γνωστά.

«Παρέχει μια πηγή για σκοτεινή ενέργεια από κάτι που ήδη γνωρίζουμε ότι υπάρχει, δηλαδή τις μαύρες τρύπες. Δεν υπάρχει ανάγκη για κανένα νέο είδος αντικειμένου ή νέου σωματιδίου», λέει ο Farrah.

Μια αμφιλεγόμενη σύζευξη

Η νέα θεωρία δεν έχει περάσει χωρίς διαμάχη στους κύκλους της φυσικής, με πολλούς ερευνητές να μην είναι πρόθυμοι να αποδεχθούν αυτήν την κοσμολογική σύζευξη ακόμα.

«Μπορώ να εντοπίσω πράγματα που είναι ανησυχητικά», λέει η κοσμολόγος του Universidad ECCI Luz Ángela García Κόσμος Φυσικής. «Το να λένε ότι η παρατήρησή τους αποδεικνύει ότι οι μαύρες τρύπες είναι φτιαγμένες από σκοτεινή ενέργεια φαίνεται σαν μακρινό πλάνο, ιδίως επειδή δεν μπορούμε να κάνουμε μετρήσεις «μέσα» στη μαύρη τρύπα».

Ο Γκαρθία προβληματίζεται επίσης από το γεγονός ότι συνδέοντας τη σκοτεινή ενέργεια με τις μαύρες τρύπες, η θεωρία της ομάδας συνδέει αυτή τη δύναμη με τον κύκλο ζωής των άστρων, περιγράφοντάς την ως «πολύ επικίνδυνη». Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όταν οι επιστήμονες εξετάζουν το περιεχόμενο ενέργειας-ύλης του σύμπαντος, οι μαύρες τρύπες και επομένως η σκοτεινή ενέργεια σε αυτό το μοντέλο έχουν ήδη αποδοθεί στην αναλογία 5% της «συνηθισμένης ύλης» του περιεχομένου ενέργειας-ύλης του σύμπαντος.

Τέλος, ο García σημειώνει ότι το χρονοδιάγραμμα του σύμπαντος αφήνει ένα κενό δύο δισεκατομμυρίων ετών που η θεωρία της ομάδας αγωνίζεται να καλύψει.

«Η κορύφωση του αριθμού των μαύρων οπών και των κβάζαρ συμπίπτει με την κορύφωση της ιστορίας του σχηματισμού άστρων πριν από περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια, και μετά από αυτό υπάρχει μια ταχεία μείωση στον αριθμό αυτών των ογκωδών αντικειμένων», εξηγεί. «Από την άλλη πλευρά, η αρχή της κυριαρχίας της σκοτεινής ενέργειας συμβαίνει λίγο πολύ πριν από οκτώ δισεκατομμύρια χρόνια».

Μια νέα γενιά παίρνει την κοσμολογική σταθερά

Αν λοιπόν οι μαύρες τρύπες είναι η πηγή της σκοτεινής ενέργειας, ρωτά ο Γκαρθία, γιατί χρειάζονται δύο δισεκατομμύρια χρόνια η σκοτεινή ενέργεια για να κυριαρχήσει σε άλλες μορφές ύλης και ενέργειας;

«Αν και δεν μπορούμε να αποκλείσουμε εντελώς την ιδέα, μου φαίνεται πολύ απίθανο οι μαύρες τρύπες να είναι η πηγή της σκοτεινής ενέργειας», καταλήγει.

Ο ίδιος ο Farrah συμφωνεί ότι το μυστήριο της σκοτεινής ενέργειας απέχει πολύ από το να λυθεί, αναγνωρίζοντας ότι ενώ τα δύο έγγραφα παρέχουν στοιχεία για μια αστροφυσική πηγή για τη σκοτεινή ενέργεια, το επιχείρημά τους χρειάζεται πολύ περισσότερο έλεγχο.

«Η σκοτεινή ενέργεια παραμένει ένα βαθιά μυστηριώδες φαινόμενο», καταλήγει η Farrah. «Θα έλεγα ότι τα έγγραφα μας αναφέρουν την πιθανότητα των μαύρων τρυπών ως πηγής σκοτεινής ενέργειας και παρέχουν μια «ενδιαφέρουσα υπόθεση», αλλά προς το παρόν, όχι περισσότερο από αυτό».

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/new-theory-links-supermassive-black-holes-and-dark-energy/