|
Черные дыры и темная энергия могут быть связаны
|
|
|
|
Новое исследование предполагает глубокую связь между двумя величайшими загадками Вселенной: черными дырами и темной энергией. Согласно недавней работе международной исследовательской группы, темная энергия — таинственная сила, которая составляет около 70% Вселенной — может быть побочным продуктом образования черных дыр.
|
|
|
|
Вопрос о темной энергии
|
|
|
|
“Если вы зададите себе вопрос: ”Где в более поздней Вселенной мы видим такую же сильную гравитацию, какой она была в начале вселенной?" - ответ будет в центре черных дыр", - объяснил соавтор исследования Грегори Тарле. “Возможно, что то, что произошло во время инфляции, происходит в обратном направлении, материя массивной звезды снова превращается в темную энергию во время гравитационного коллапса — как маленький Большой взрыв, воспроизведенный в обратном порядке”.
|
|
|
|
Чтобы исследовать эту теорию, ученые из пяти институтов совместно использовали спектроскопический прибор темной энергии (DESI). Проект DESI, расположенный на высоте 6880 футов над уровнем моря на телескопе Mayall в пустыне Сонора недалеко от Тусона, штат Аризона, был завершен в 2019 году и начал функционировать в 2020 году. Его пять тысяч волоконно-оптических роботизированных датчиков предназначены для сканирования неба в поисках темной энергии, наблюдения за миллионами далеких галактик и квазаров.
|
|
|
|
|
|
|
Данные, собранные DESI, позволили взглянуть на Вселенную такой, какой она была миллиарды лет назад, учитывая огромное расстояние, которое должен преодолеть свет, чтобы достичь нас. Несмотря на огромные масштабы, DESI провел точные измерения, позволившие исследователям рассчитать скорость расширения Вселенной с поразительной точностью. Проследив за этим расширением, команда оценила количество темной энергии и сравнила его с образованием черных дыр в результате коллапса звезд в течение космического времени.
|
|
|
|
“Если черные дыры содержат темную энергию, они могут соединяться с расширяющейся Вселенной и расти вместе с ней, что приводит к ускорению ее роста”, - отметил ведущий автор исследования Кевин Крокер из Университета штата Аризона.
|
|
черные дыры и Темная энергия связаны?
|
|
|
|
Не все сразу были убеждены в наличии связи. “Когда я впервые занялся этим проектом, я был настроен очень скептически”, - признался соавтор Стив Ален из Бостонского университета. “Но я сохранял непредвзятость на протяжении всего процесса, и когда мы начали проводить космологические расчеты, я сказал: ”Что ж, это действительно хороший механизм для получения темной энергии".
|
|
|
|
Анализ выявил связь между темной энергией и образованием черных дыр, что указывает на то, что барионы могут превращаться в темную материю во время рождения черной дыры. Это открытие потенциально раскрывает несколько давних космических загадок; например, оно предполагает, что распространенность темной энергии со временем возросла, что связано с образованием звезд. Исследователи предполагают, что темная энергия возникает из самой материи, и эта взаимосвязь может объяснить, почему она проявляется на том же уровне, что и содержание вещества во Вселенной.
|
|
|
|
Эта связь может также прояснить, почему во Вселенной содержится меньше барионов — фундаментальных частиц, таких как протоны и нейтроны, — чем предполагалось, поскольку считается, что они расходуются на образование черных дыр. Более того, ученые предполагают, что превращение барионов в темную энергию может быть причиной ускоренного расширения Вселенной, что превосходит прогнозы, основанные на космическом фоновом излучении. Это преобразование, по их мнению, привело к более раннему, чем ожидалось, сдвигу, в результате которого темная энергия стала доминирующим космическим компонентом.
|
|
|
|
“Эти два явления соответствовали друг другу — по мере того, как в результате гибели массивных звезд образовывались новые черные дыры, количество темной энергии во Вселенной увеличивалось правильным образом”, - прокомментировал соавтор Дункан Фарах из Гавайского университета. “Это делает более вероятным предположение о том, что черные дыры являются источником темной энергии”.
|
|
Более молодые черные дыры и их последствия
|
|
|
|
Ключевое различие в данных DESI заключается в возрасте изучаемых черных дыр. В отличие от предыдущих исследований, которые были сосредоточены на древних черных дырах, черные дыры в этом исследовании сравнительно молоды и образовались во Вселенной, где звездообразование уже шло полным ходом.
|
|
|
|
“Это происходит гораздо позже во Вселенной и подтверждается недавними измерениями образования и роста черных дыр, которые наблюдались с помощью космических телескопов Хаббла и Уэбба”, - сказал соавтор исследования Роджер Виндхорст из Университета штата Аризона и космического телескопа Джеймса Уэбба.
|
|
Дальнейшие направления
|
|
|
|
“Следующий вопрос заключается в том, где находятся эти черные дыры и как они перемещались в течение последних 8 миллиардов лет. Ученые работают над тем, чтобы ограничить это явление прямо сейчас”, - сказал Крокер.
|
|
|
|
Благодаря тому, что DESI собрал беспрецедентный объем данных о черных дырах и темной энергии, команда ожидает, что в ближайшем будущем появятся новаторские открытия. По их словам, эти результаты представляют собой “кардинальное изменение” в нашем понимании космических сил.
|
|
|
|
“По сути, вопрос о том, являются ли черные дыры источником темной энергии, связанной со Вселенной, в которой они обитают, перестал быть просто теоретическим вопросом”, - заключил Тарле. “Теперь это экспериментальный вопрос”.
|
|
|
|
Источник
|
