Новая теория связывает сверхмассивные черные дыры и темную энергию

Спорная новая теория предполагает, что сверхмассивные черные дыры, которые скрываются в сердце большинства крупных галактик, могут быть источником темной энергии, таинственной силы, управляющей ускоряющимся расширением Вселенной.

Предполагаемая связь, именуемая «космологической связью», возникла в результате наблюдений за черными дырами в сердце далеких галактик, которые, по-видимому, росли быстрее, чем это позволяла бы простая аккреция массы или слияние с другими черными дырами.

Продолжая расследование, команда, включая ведущего автора Дункан Фарра из Гавайский университет в Маноа, обнаружил, что сила связи означает, что рост черных дыр соответствует ускоряющемуся расширению Вселенной.

«Нет единого мнения о том, какая модель темной энергии, скорее всего, будет правильной, но самая простая модель темной энергии — это «космологическая постоянная». В этой модели вся вселенная пронизана однородной и постоянной плотностью энергии», — говорит Фарра. Мир физики. «Это не звучит так таинственно, но плотность энергии должна оставаться постоянной, даже когда Вселенная расширяется. Нет известного объекта, который ведет себя требуемым образом. Из-за этого некоторые считают, что это свойство самого вакуума».

Большинство моделей черных дыр предполагают, что в их основе лежит сингулярность, точка, в которой масса сжимается в бесконечно малую точку и, таким образом, становится бесконечно плотной. Новая космологическая связь заменяет эту сингулярность энергией вакуума, предложенной в качестве источника темной энергии.

Исследователи подробно изложили теорию в двух статьях, опубликованных в The Astrophysical Journal и Астрофизические Журнальные Письма, с изложением различных аспектов космологической связи и предоставлением первого «астрофизического объяснения темной энергии».

Доказательства астрофизической модели темной энергии

В первой статье команда рассмотрела черные дыры в центрах «красных и мертвых» эллиптических галактик, которые в настоящее время неактивны.

«Поскольку ожидается, что эти галактики мало что сделают, их центральные черные дыры не должны сильно расти со временем», — объясняет Фарра. «Мы обнаружили, что после учета всех возможных «нормальных» каналов роста черных дыр эти черные дыры по-прежнему демонстрируют значительное увеличение массы между примерно семью миллиардами лет назад и сегодня — почти в 10 раз по массе. Это удивительно, и это не так просто объяснить».

В своей второй статье команда попыталась выяснить, может ли этот неожиданный рост массы черной дыры быть результатом расширения Вселенной только за счет космологической связи.

«Наша вторая статья показывает, что эта скорость увеличения массы согласуется с увеличением массы черных дыр синхронно с объемом Вселенной», — говорит Фарра. «То есть, если объем Вселенной удваивается, то же самое происходит и с массой черных дыр».

Фарра объясняет, что если результат правильный, то при увеличении объема Вселенной вдвое масса данной черной дыры удвоится, но количество черных дыр в единице объема все равно уменьшится вдвое из-за того, что черные дыры являются специфическими объектами. .

«Если объединить эти две вещи, то плотность массы черных дыр останется постоянной по мере расширения Вселенной. Это именно то поведение, которое ожидается от «чего-то», что вызывает ускорение расширения», — говорит Фарра. «Поскольку ни один другой объект не демонстрирует такого поведения, это говорит о том, что черные дыры и есть это «что-то». Таким образом, темная энергия не обязательно должна быть свойством самого вакуума, и она не обязана быть однородной. Он может находиться внутри черных дыр и образовываться, когда большие звезды умирают, что предсказывалось с середины шестидесятых».

Одним из ключевых преимуществ теории космологической связи команды является то, что, хотя некоторые модели темной энергии требуют дополнений к нашим моделям Вселенной, все элементы, необходимые для этой модели, уже известны.

«Он обеспечивает источник темной энергии из чего-то, что, как мы уже знаем, существует, а именно из черных дыр. Нет необходимости в каком-либо новом типе объекта или новой частице», — говорит Фарра.

Спорная связь

Новая теория не прошла без споров в физических кругах, и многие исследователи пока не желают принять эту космологическую связь.

«Я могу замечать вещи, которые беспокоят», — говорит космолог Universidad ECCI Лус Анхела Гарсия. Мир физики. «Говорить, что их наблюдение свидетельствует о том, что черные дыры состоят из темной энергии, кажется маловероятным, в частности потому, что мы не можем проводить измерения «внутри» черной дыры».

Гарсию также беспокоит тот факт, что, связывая темную энергию с черными дырами, теория команды связывает эту силу с жизненным циклом звезд, описывая ее как «очень рискованную». Это связано с тем, что, когда ученые рассматривают содержание энергии и вещества во Вселенной, черные дыры и, следовательно, темная энергия в этой модели уже учитываются в 5% доли «обычной материи» от содержания энергии и вещества во Вселенной.

Наконец, Гарсия отмечает, что временная шкала Вселенной оставляет пробел в два миллиарда лет, который теория команды пытается заполнить.

«Пик количества черных дыр и квазаров совпадает с пиком истории звездообразования примерно 10 миллиардов лет назад, после чего происходит быстрое снижение количества этих массивных объектов», — объясняет она. «С другой стороны, толчок господства темной энергии произошел более или менее восьми миллиардов лет назад».

Новое поколение принимает космологическую постоянную

Итак, если черные дыры являются источником темной энергии, спрашивает Гарсия, почему темной энергии требуется два миллиарда лет, чтобы доминировать над другими формами материи и энергии?

«Хотя мы не можем полностью исключить эту идею, мне кажется очень маловероятным, что черные дыры являются источником темной энергии», — заключает она.

Сам Фарра соглашается с тем, что тайна темной энергии далека от разгадки, признавая, что, хотя эти две статьи предоставляют доказательства астрофизического источника темной энергии, их аргументы требуют гораздо более тщательного изучения.

«Темная энергия остается глубоко загадочным явлением», — заключает Фарра. «Я бы сказал, что наши статьи поднимают вопрос о возможности использования черных дыр в качестве источника темной энергии и предлагают «интересную гипотезу», но в настоящее время не более того».

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/new-theory-links-supermassive-black-holes-and-dark-energy/