|
Исследование связывает черные дыры с темной энергией
|
|
|
|
Почти 14 миллиардов лет назад, в самом начале Большого взрыва, таинственная энергия привела к экспоненциальному расширению зарождающейся Вселенной и породила всю известную материю, согласно преобладающей теории инфляционной вселенной.
|
|
|
|
Эта древняя энергия обладала ключевыми чертами современной темной энергии Вселенной, которая является самой большой загадкой нашего времени, по крайней мере, по одному объективному критерию: она составляет большую часть — примерно 70% — Вселенной, но ученые точно не знают, что это такое.
|
|
|
|
"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", - сказал Грегори Тарле, профессор физики Мичиганского университета и соавтор исследования. учись.
|
|
|
|
"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".
|
|
|
|
|
|
|
В новом исследовании, опубликованном в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, Тарле и его коллеги из пяти институтов подкрепляют этот сценарий последними данными, полученными с помощью спектроскопического прибора темной энергии. DESI состоит из 5000 роботизированных глаз, установленных на телескопе Mayall в Национальной обсерватории Китт-Пик на территории племени Тохоно О'Одхам.
|
|
|
|
"Если черные дыры содержат темную энергию, они могут соединяться с расширяющейся Вселенной и расти вместе с ней, ускоряя ее рост", - сказал Кевин Крокер, ведущий автор нового исследования команды и ассистент научного сотрудника Университета штата Аризона. "Мы не можем получить подробностей о том, как это происходит, но мы видим доказательства того, что это происходит".
|
|
|
|
Данные за первый год запланированного пятилетнего исследования DESI дают убедительные доказательства того, что плотность темной энергии со временем увеличилась. По словам исследователей, это дает убедительный ключ к пониманию того, что такое темная энергия, поскольку это увеличение со временем согласуется с тем, как увеличивались количество и масса черных дыр.
|
|
|
|
"Когда я впервые занялся этим проектом, я был настроен очень скептически", - сказал соавтор Стив Ален, почетный профессор физики 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".
|
|
Разница в том, что делает DESI
|
|
|
|
Для поиска свидетельств наличия темной энергии в черных дырах команда использовала десятки миллионов удаленных галактик, измеренных с помощью DESI. Прибор заглядывает на миллиарды лет в прошлое и собирает данные, которые могут быть использованы для определения скорости расширения Вселенной с исключительной точностью. В свою очередь, эти данные могут быть использованы для определения того, как меняется количество темной энергии во времени.
|
|
|
|
Команда сравнила эти данные с тем, сколько черных дыр образовалось в результате гибели крупных звезд за всю историю Вселенной.
|
|
|
|
"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", - сказал Дункан Фарра, доцент физики Гавайского университета и соавтор исследования. "Это делает более правдоподобным предположение о том, что черные дыры являются источником темной энергии".
|
|
|
|
Это исследование дополняет растущий объем литературы, изучающей возможность космологической связи в черных дырах. В исследовании 2023 года, в котором участвовали многие авторы этой статьи, сообщалось о космологической связи в сверхмассивных черных дырах в центрах галактик. Этот отчет за 2023 год побудил другие команды искать этот эффект в черных дырах во всех различных местах, где их можно найти во Вселенной.
|
|
|
|
- В этих статьях исследуется связь между темной энергией и черными дырами по скорости их роста. Наша новая статья связывает черные дыры с темной энергией по времени их рождения", - сказал Брайан Картрайт, астрофизик, соавтор и бывший главный юрисконсульт Комиссии по ценным бумагам и биржам США.
|
|
|
|
Ключевое отличие новой работы заключается в том, что большинство соответствующих черных дыр моложе, чем те, что были исследованы ранее. Эти черные дыры родились в эпоху, когда звездообразование, которое отслеживает формирование черных дыр, шло полным ходом, а не только начиналось.
|
|
|
|
"Это происходит гораздо позже во Вселенной и подтверждается недавними измерениями образования и роста черных дыр, наблюдаемыми с помощью космических телескопов Хаббла и Уэбба", - сказал соавтор исследования Роджер Виндхорст, междисциплинарный ученый из JWST и профессор исследований Земли и космоса в Университете штата Аризона.
|
|
|
|
"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.
|
|
|
|
Наука требует больше возможностей для исследований и наблюдений, и теперь, когда DESI подключен к сети, это исследование темной энергии только начинается.
|
|
|
|
"Это только углубит и внесет ясность в наше понимание темной энергии, независимо от того, продолжает ли это подтверждать гипотезу о черных дырах или нет", - сказал Ален. "Я думаю, что как экспериментальная работа это замечательно. У вас могут быть предвзятые мнения или нет, но мы руководствуемся данными и наблюдениями".
|
|
|
|
Независимо от того, что принесут эти будущие наблюдения, работа, проводимая сейчас, представляет собой кардинальное изменение в исследованиях темной энергии, - сказали в команде.
|
|
|
|
"По сути, вопрос о том, являются ли черные дыры источником темной энергии, связанной со Вселенной, в которой они обитают, перестал быть просто теоретическим вопросом", - сказал Тарле. "Теперь это экспериментальный вопрос".
|
|
|
|
Источник
|
