Uusi teoria yhdistää supermassiiviset mustat aukot ja pimeän energian

Kiistanalainen uusi teoria ehdottaa, että supermassiiviset mustat aukot, jotka väijyvät useimpien suurten galaksien sydämessä, voivat olla pimeän energian lähde, salaperäinen voima, joka ajaa maailmankaikkeuden kiihtyvää laajenemista.

Ehdotettu linkki – jota kutsutaan "kosmologiseksi kytkennäksi" - syntyi havaintojen perusteella kaukaisten galaksien sydämessä olevista mustista aukoista, jotka näyttävät kasvaneen nopeammin kuin pelkkä massan lisääminen tai sulautuminen muihin mustiin aukkoihin mahdollistaisi.

Tiimi, mukaan lukien pääkirjoittaja, tutkii tätä tarkemmin Duncan Farrah mistä Havaijin yliopisto Manoassa, havaitsi, että kytkimen vahvuus tarkoittaa, että mustien aukkojen kasvu vastasi maailmankaikkeuden kiihtyvää laajenemista.

"Ei ole yksimielisyyttä siitä, mikä pimeän energian malli on todennäköisimmin oikea, mutta yksinkertaisin pimeän energian malli on "kosmologinen vakio". Tässä mallissa koko maailmankaikkeutta läpäisee tasainen ja jatkuva energiatiheys”, Farrah kertoo Fysiikan maailma. ”Tämä ei kuulosta niin salaperäiseltä, mutta energiatiheyden on pysyttävä vakiona, vaikka maailmankaikkeus laajenee. Ei tiedetä yhtään esinettä, joka käyttäytyisi vaaditulla tavalla. Tämän vuoksi jotkut pitävät sitä itse tyhjiön ominaisuutena."

Useimmat mustien aukkojen mallit viittaavat siihen, että niiden sydämessä on singulaarisuus, piste, jossa massa puristuu äärettömän pieneksi pisteeksi ja muuttuu siten äärettömän tiheäksi. Uusi kosmologinen kytkentä korvaa tämän singulaarisuuden tyhjiöenergialla, jota ehdotetaan pimeän energian lähteeksi.

Tutkijat esittävät teorian yksityiskohtaisesti kahdessa artikkelissa, jotka julkaistiin vuonna Astrofyysinen lehti ja Astrophysical Journal Letters, sekä esittelee kosmologisen yhteyden eri puolia ja tarjoaa ensimmäisen "astrofysikaalisen selityksen pimeästä energiasta".

Todisteita astrofysikaaliselle pimeän energian mallille

Ensimmäisessä artikkelissa ryhmä tarkasteli mustia aukkoja "punaisten ja kuolleiden" elliptisten galaksien keskuksissa, jotka ovat tällä hetkellä passiivisia.

"Koska näiden galaksien ei odoteta tekevän paljon, niiden keskeisten mustien aukkojen ei odoteta kasvavan paljon ajan myötä", Farrah selittää. "Havaitsimme, että otettuaan huomioon kaikki mahdolliset "normaalit" mustien aukkojen kasvukanavat, näiden mustien aukkojen massa on edelleen kasvanut voimakkaasti noin seitsemän miljardin vuoden takaisesta nykypäivään - lähes 10-kertainen massa. Tämä on yllättävää, eikä sitä ole niin helppo selittää."

Toisessa artikkelissaan ryhmä yritti selvittää, voisiko tämä odottamaton mustien aukkojen massakasvu olla seurausta universumin laajenemisesta pelkästään kosmologisen kytkennän kautta.

"Toinen artikkelimme osoittaa, että tämä massan kasvunopeus on yhdenmukainen mustien aukkojen massan lisääntymisen kanssa synkronoituna universumin tilavuuden kanssa", Farrah sanoo. "Toisin sanoen, jos maailmankaikkeuden tilavuus kaksinkertaistuu, niin mustien aukkojen massakin kaksinkertaistuu."

Farrah selittää, että jos tulos on oikea, niin jos maailmankaikkeuden tilavuus kaksinkertaistuu, tietyn mustan aukon massa kaksinkertaistuu, mutta mustien aukkojen määrä tilavuusyksikköä kohti puolittuu silti, koska mustat aukot ovat tiettyjä esineitä. .

"Kun nämä kaksi asiaa yhdistetään, mustien aukkojen massatiheys pysyy vakiona maailmankaikkeuden laajentuessa. Juuri tällaista käyttäytymistä odotetaan siltä "joltakin", joka saa aikaan kiihtyvän laajentumisen", Farrah sanoo. "Koska mikään muu esine ei toimi näin, se väittää, että mustat aukot ovat se "jotain". Pimeän energian ei siis tarvitse olla itse tyhjiön ominaisuus, eikä sen tarvitse olla tasaista. Se voi asua mustissa aukoissa ja syntyä, kun suuret tähdet romahtavat kuolemaan, mitä on ennustettu XNUMX-luvun puolivälistä lähtien.

Yksi ryhmän kosmologisen kytkentäteorian tärkeimmistä vetoomuksista on, että vaikka jotkin pimeän energian mallit vaativat lisäyksiä universumimalleihimme, kaikki tähän malliin tarvittavat elementit ovat jo tiedossa.

"Se tarjoaa pimeän energian lähteen jostakin, jonka tiedämme jo olevan olemassa, nimittäin mustista aukoista. Mitään uudentyyppisiä esineitä tai hiukkasia ei tarvita”, Farrah sanoo.

Kiistanalainen kytkentä

Uusi teoria ei ole mennyt ilman kiistoja fysiikan piireissä, ja monet tutkijat eivät ole vielä halukkaita hyväksymään tätä kosmologista kytkentää.

"Voin havaita huolestuttavia asioita", Universidad ECCI:n kosmologi Luz Ángela García kertoo. Fysiikan maailma. "Sanominen, että heidän havaintonsa osoittaa todisteita siitä, että mustat aukot on tehty pimeästä energiasta, tuntuu kaukaiselta varsinkin, koska emme voi suorittaa mittauksia mustan aukon "sisällä".

Garcíaa vaivaa myös se, että yhdistämällä pimeän energian mustiin aukkoihin ryhmän teoria yhdistää tämän voiman tähtien elinkaareen ja kuvailee sitä "erittäin riskialttiiksi". Tämä johtuu siitä, että kun tutkijat tarkastelevat universumin energia-ainesisältöä, mustat aukot ja siten pimeä energia tässä mallissa on jo otettu huomioon 5 %:n "tavallisen aineen" osuudessa maailmankaikkeuden energia-ainesisällöstä.

Lopuksi García huomauttaa, että maailmankaikkeuden aikajana jättää kahden miljardin vuoden aukon, jota ryhmän teoria yrittää täyttää.

"Mustien aukkojen ja kvasaarien määrän huippu osuu yhteen tähtien muodostumishistorian huipun kanssa noin 10 miljardia vuotta sitten, ja sen jälkeen näiden massiivisten esineiden määrä laskee nopeasti", hän selittää. "Toisaalta pimeän energian herruuden alkusyksy tapahtuu enemmän tai vähemmän kahdeksan miljardia vuotta sitten."

Uusi sukupolvi ottaa vastaan ​​kosmologisen vakion

Joten jos mustat aukot ovat pimeän energian lähde, García kysyy, miksi pimeällä energialla kestää kaksi miljardia vuotta hallita muita aineen ja energian muotoja?

"Vaikka emme voi sulkea pois ideaa kokonaan, minusta näyttää erittäin epätodennäköiseltä, että mustat aukot ovat pimeän energian lähde", hän päättää.

Farrah itse on samaa mieltä siitä, että pimeän energian mysteeri ei ole kaukana ratkaistu, ja myöntää, että vaikka nämä kaksi paperia tarjoavat todisteita pimeän energian astrofysikaalisesta lähteestä, heidän väitteensä tarvitsevat paljon enemmän tarkastelua.

"Pimeä energia on edelleen syvästi mysteeri ilmiö", Farrah päättää. "Sanoisin, että paperimme nostavat esiin mustien aukkojen mahdollisuuden pimeän energian lähteenä ja tarjoavat "mielenkiintoisen hypoteesin", mutta tällä hetkellä ei sen enempää."

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/new-theory-links-supermassive-black-holes-and-dark-energy/