Астрономы указывают на черные дыры как на источник выброса темной энергии
Черные дыры могут быть той силой, которая ускоряет расширение Вселенной
Астрономы из Мичиганского университета ищут доказательства, связывающие темную энергию — таинственную энергию, которая управляет экспоненциальным расширением Вселенной — с черными дырами. Исследователи использовали измерения спектроскопического прибора темной энергии (Dark Energy Spectroscopic Instrument — DESI), чтобы предположить, что темная энергия возникает в результате действия черных дыр.
Несмотря на то, что темная энергия составляет почти 70% Вселенной, мы понятия не имеем, что такое темная энергия. Текущая теория гласит, что гравитационная сила почти остановила расширение Вселенной до появления темной энергии. Однако около 5 миллиардов лет назад темная энергия подстегнула расширение.
Чтобы количественно оценить тайну, окружающую темную энергию, исследователи рассматривали условия, схожие с условиями зарождающейся Вселенной. Центр черных дыр — самая надежная область для изучения гравитации, такой же сильной, какой она была в начале Вселенной.
Таким образом, новое исследование предполагает, что космологически связанные черные дыры обеспечивают источник темной энергии. «Если вы зададите себе вопрос: «Где в более поздней Вселенной мы видим такую же сильную гравитацию, как и в начале Вселенной?, ответ будет — в центре черных дыр», — говорит Грегори Тарле, почетный профессор физики Мичиганского университета и соавтор исследования.
«Возможно, что то, что произошло во время инфляции, происходит в обратном порядке: материя массивной звезды снова становится темной энергией во время гравитационного коллапса — как маленький Большой взрыв, воспроизведенный наоборот».
Для изучения сценариев темной энергии исследователи использовали инструмент DESI, установленный на телескопе Mayall в Национальной обсерватории Китт-Пик. Для поиска доказательств появления темной энергии из черных дыр команда ученых использовала десятки миллионов далеких галактик, измеренных DESI.
Они продемонстрировали, что увеличение плотности темной энергии согласуется с увеличением количества и массы черных дыр. По мере того, как во Вселенной формировались черные дыры, количество темной энергии сразу же увеличивалось.
«Эти два явления согласуются друг с другом — по мере того, как в результате гибели массивных звезд образовывались новые черные дыры, количество темной энергии во Вселенной увеличивалось в правильном направлении. Это делает более правдоподобным то, что черные дыры являются источником темной энергии», — сказал соавтор работы Дункан Фарра.
Это исследование дополняет растущий массив литературы, изучающей возможность космологической связи в черных дырах. Исследование 2023 года, в котором приняли участие многие авторы этой статьи, сообщило о космологической связи в сверхмассивных черных дырах в галактических центрах.
Ключевое отличие новой работы заключается в том, что большинство соответствующих черных дыр моложе, чем те, которые были исследованы ранее. Эти черные дыры родились в эпоху, когда звездообразование — которое отслеживает формирование черных дыр — было в самом разгаре, а не только начиналось.
«Это происходит гораздо позже во Вселенной и подтверждается недавними измерениями образования и роста черных дыр, которые наблюдались с помощью космических телескопов «Хаббл» и «Уэбб»», — сказал соавтор Роджер Виндхорст, междисциплинарный ученый из JWST и профессор кафедры исследования Земли и космоса в Университете Аризоны.
«Следующий вопрос — где находятся эти черные дыры и как они двигались последние 8 миллиардов лет. Ученые работают над тем, чтобы узнать это прямо сейчас».
Результаты были опубликованы в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.