Lý thuyết mới liên kết các lỗ đen siêu lớn và năng lượng tối

Một lý thuyết mới gây tranh cãi cho rằng các lỗ đen siêu lớn ẩn nấp ở trung tâm của hầu hết các thiên hà lớn có thể là nguồn năng lượng tối, lực bí ẩn thúc đẩy sự giãn nở ngày càng nhanh của vũ trụ.

Liên kết được đề xuất – được gọi là “liên kết vũ trụ” – được sinh ra từ các quan sát về các lỗ đen ở trung tâm của các thiên hà xa xôi dường như đã phát triển nhanh hơn so với việc chỉ đơn giản là tăng khối lượng hoặc hợp nhất với các lỗ đen khác.

Điều tra thêm về vấn đề này, nhóm nghiên cứu, bao gồm cả tác giả chính Duncan Farrah từ Đại học Hawaii tại Manoa, đã phát hiện ra rằng độ bền của sự liên kết có nghĩa là sự phát triển của các lỗ đen phù hợp với sự giãn nở đang gia tăng của vũ trụ.

“Không có thỏa thuận nào về mô hình năng lượng tối nào có khả năng đúng nhất, nhưng mô hình đơn giản nhất cho năng lượng tối là một 'hằng số vũ trụ'. Trong mô hình này, toàn bộ vũ trụ được bao trùm bởi mật độ năng lượng đồng nhất và không đổi,” Farrah nói. Thế giới Vật lý. “Điều này nghe có vẻ không quá bí ẩn, nhưng mật độ năng lượng phải không đổi ngay cả khi vũ trụ giãn nở. Không có đối tượng nào được biết là hoạt động theo cách được yêu cầu. Vì điều này, một số người cho rằng nó là một đặc tính của chính chân không.”

Hầu hết các mô hình về lỗ đen cho rằng tại tâm của chúng là một điểm kỳ dị, một điểm tại đó khối lượng bị nén vào một điểm cực nhỏ và do đó trở nên đặc vô cùng. Khớp nối vũ trụ mới thay thế điểm kỳ dị này bằng năng lượng chân không, được đề xuất là nguồn năng lượng tối.

Các nhà nghiên cứu trình bày chi tiết lý thuyết trong hai bài báo, được xuất bản trong Tạp chí Astrophysical Journal và Tạp chí Vật lý Thiên văn, với cả việc đưa ra các khía cạnh khác nhau của mối liên hệ vũ trụ học và đưa ra “lời giải thích vật lý thiên văn đầu tiên về năng lượng tối”.

Bằng chứng cho một mô hình năng lượng tối vật lý thiên văn

Trong bài báo đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã xem xét các lỗ đen ở trung tâm của các thiên hà hình elip “đỏ và chết” hiện không hoạt động.

Farrah giải thích: “Bởi vì những thiên hà này không được kỳ vọng sẽ làm được gì nhiều, nên các lỗ đen trung tâm của chúng được cho là sẽ không phát triển nhiều theo thời gian. “Chúng tôi phát hiện ra rằng, sau khi tính đến tất cả các kênh phát triển lỗ đen 'bình thường' có thể có, những lỗ đen này vẫn cho thấy khối lượng tăng đáng kể từ khoảng bảy tỷ năm trước và ngày nay – gần gấp 10 lần khối lượng. Điều này thật đáng ngạc nhiên và không dễ giải thích.”

Trong bài báo thứ hai của họ, nhóm nghiên cứu đã cố gắng khám phá xem liệu sự tăng khối lượng bất ngờ này của lỗ đen có phải là kết quả của sự giãn nở của vũ trụ chỉ thông qua sự liên kết vũ trụ hay không.

“Bài báo thứ hai của chúng tôi cho thấy tốc độ gia tăng khối lượng này phù hợp với khối lượng của các lỗ đen tăng đồng bộ với thể tích của vũ trụ,” Farrah nói. “Tức là, nếu thể tích của vũ trụ tăng gấp đôi, thì khối lượng của lỗ đen cũng tăng gấp đôi.”

Farrah giải thích rằng nếu kết quả là đúng, thì nếu thể tích của vũ trụ tăng gấp đôi, khối lượng của một lỗ đen nhất định sẽ tăng gấp đôi, nhưng số lượng lỗ đen trên một đơn vị thể tích vẫn sẽ giảm một nửa do lỗ đen là những vật thể cụ thể. .

“Đặt hai thứ đó lại với nhau, thì mật độ khối lượng của lỗ đen sẽ không đổi khi vũ trụ giãn nở. Đây chính xác là hành vi được mong đợi của 'thứ gì đó' làm tăng tốc độ mở rộng,” Farrah nói. “Vì không có vật thể nào khác thể hiện hành vi này, nên người ta lập luận rằng lỗ đen là 'thứ gì đó'. Vì vậy, năng lượng tối không cần phải là một đặc tính của chính chân không và nó không cần phải đồng nhất. Nó có thể cư trú bên trong các lỗ đen và được tạo ra khi các ngôi sao lớn sụp đổ trong cái chết, điều đã được dự đoán từ giữa những năm sáu mươi.”

Một trong những điểm hấp dẫn chính của lý thuyết liên kết vũ trụ của nhóm là trong khi một số mô hình năng lượng tối yêu cầu bổ sung các mô hình vũ trụ của chúng ta, thì tất cả các yếu tố cần thiết cho mô hình này đều đã được biết đến.

“Nó cung cấp một nguồn năng lượng tối từ thứ mà chúng ta đã biết là có tồn tại, cụ thể là lỗ đen. Không cần bất kỳ loại vật thể mới hay hạt mới nào,” Farrah nói.

Một khớp nối gây tranh cãi

Lý thuyết mới đã không được thông qua mà không gây tranh cãi trong giới vật lý, với nhiều nhà nghiên cứu chưa sẵn sàng chấp nhận sự liên kết vũ trụ này.

Nhà vũ trụ học Luz Ángela García của Universidad ECCI cho biết: “Tôi có thể phát hiện ra những thứ đang gây rắc rối. Thế giới Vật lý. “Nói rằng quan sát của họ đưa ra bằng chứng về việc lỗ đen được tạo ra từ năng lượng tối có vẻ như là một cú sút xa, đặc biệt, bởi vì chúng ta không thể thực hiện các phép đo 'bên trong' lỗ đen.”

García cũng gặp rắc rối với thực tế là bằng cách liên kết năng lượng tối với các lỗ đen, lý thuyết của nhóm nghiên cứu kết nối lực này với vòng đời của các ngôi sao, mô tả nó là “rất rủi ro”. Điều này là do khi các nhà khoa học xem xét hàm lượng vật chất-năng lượng của vũ trụ, các lỗ đen và do đó năng lượng tối trong mô hình này đã được tính vào tỷ lệ 5% “vật chất thông thường” trong hàm lượng vật chất-năng lượng của vũ trụ.

Cuối cùng, García lưu ý rằng dòng thời gian của vũ trụ để lại khoảng trống hai tỷ năm mà lý thuyết của nhóm phải vật lộn để lấp đầy.

Cô ấy giải thích: “Đỉnh điểm của số lượng lỗ đen và quasar trùng với đỉnh điểm của lịch sử hình thành sao khoảng 10 tỷ năm trước và sau đó, số lượng các vật thể nặng này giảm nhanh chóng. “Mặt khác, sự khởi đầu của sự thống trị năng lượng tối xảy ra cách đây gần tám tỷ năm.”

Một thế hệ mới tiếp nhận hằng số vũ trụ

Vì vậy, nếu các lỗ đen là nguồn gốc của năng lượng tối, García đặt câu hỏi, tại sao năng lượng tối phải mất hai tỷ năm để thống trị các dạng vật chất và năng lượng khác?

“Mặc dù chúng ta không thể loại trừ hoàn toàn ý kiến ​​này, nhưng đối với tôi, dường như rất khó có khả năng lỗ đen là nguồn gốc của năng lượng tối,” cô kết luận.

Bản thân Farrah cũng đồng tình rằng bí ẩn về năng lượng tối còn lâu mới được giải đáp, đồng thời thừa nhận rằng trong khi hai bài báo cung cấp bằng chứng về nguồn vật lý thiên văn cho năng lượng tối, thì lập luận của họ cần được xem xét kỹ lưỡng hơn nhiều.

“Năng lượng tối vẫn là một hiện tượng vô cùng bí ẩn,” Farrah kết luận. “Tôi muốn nói rằng các bài báo của chúng tôi nâng cao khả năng lỗ đen là nguồn năng lượng tối và cung cấp một 'giả thuyết thú vị', nhưng hiện tại, không nhiều hơn thế."

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/new-theory-links-supermassive-black-holes-and-dark-energy/