Дослідження пов’язує чорні дірки з темною енергією

Майже 14 мільярдів років тому, на самому початку великого вибуху, таємнича енергія спричинила експоненціальне розширення Всесвіту немовлят і створила всі відомі речовини, згідно з переважаючою теорією інфляційного всесвіту.

Ця давня енергія поділилася ключовими особливостями темної енергії поточної Всесвіту, яка є найбільшою таємницею нашого часу принаймні одним об’єктивним стандартом: це складає більшість – приблизно 70% – у Всесвіті, але вчені не знають, що саме це таке.

“Якщо ви задаєте собі питання:” Де в подальшому Всесвіті ми бачимо силу тяжіння настільки сильною, як і на початку Всесвіту? ” Відповідь знаходиться в центрі чорних дірок “,-сказав Грегорі Тарле, професор фізики Мічиганського університету та співавтор дослідження.

“Можливо, що сталося під час інфляції, що пробігає навпаки, питання масивної зірки знову стає темною енергією під час гравітаційного колапсу – як маленький великий удар, який грає навпаки”.

У новому дослідженні, опублікованому в Журнал космології та фізики астрочастинокТарле та його колеги з п’яти інститутів посилюють випадок цього сценарію з останніми даними з темної енергетичної спектроскопічної інструменту. Дезі складається з 5000 робототехнічних очей, встановлених на телескопі Mayall в Національній обсерваторії Кітта Піка на країні Тохоно О’одхем.

“Якщо чорні дірки містять темну енергію, вони можуть поєднуватися і рости з розширенням Всесвіту, внаслідок чого його зростання прискориться”, – сказав Кевін Крокер, провідний автор нового дослідження команди та помічник науковця в Арізоні Державного університету. “Ми не можемо отримати деталі того, як це відбувається, але ми можемо побачити докази того, що це відбувається”.

Дані з першого року запланованого п’ятирічного опитування DESI показують, що вражаючі докази того, що щільність темної енергії зростає в часі. Це забезпечує переконливу підказку, що підтримує цю ідею про те, що таке темна енергія, зазначають дослідники, оскільки це збільшення часу погоджується з тим, як збільшувалася кількість та маса чорних дірок.

“Коли я вперше долучився до проекту, я був дуже скептичним”,-сказав співавтор Стів Ахлен, професор фізики в Бостонському університеті. “Але я підтримував відкритий розум протягом усього процесу, і коли ми почали робити розрахунки космології, я сказав:” Ну, це справді приємний механізм виготовлення темної енергії “.

Різниця, яку робить дезі

Для пошуку доказів темної енергії з чорних дірок команда використовувала десятки мільйонів віддалених галактик, виміряних DESI. Інструмент створює мільярди років у минулому і збирає дані, які можна використовувати для визначення того, наскільки швидко Всесвіт розширюється з вишуканою точності. У свою чергу, ці дані можуть бути використані для висновку, як змінюється кількість темної енергії в часі.

Команда порівнювала ці дані з тим, скільки чорних дірок було зроблено у смерті великих зірок протягом історії Всесвіту.

“Два явища відповідали один одному-оскільки нові чорні дірки були зроблені в смерті масивних зірок, кількість темної енергії у Всесвіті зростала правильним чином”,-сказав Дункан Фарра, доцент фізики в Університеті Гаваї та співавтор дослідження. “Це робить більш правдоподібним, що чорні діри є джерелом темної енергії”.

Це дослідження доповнює зростаючу кількість літератури, що вивчає можливість космологічного зв’язку в чорних дірах. Дослідження 2023 року, в якому брали участь багато авторів у цій роботі, повідомили про космологічне з’єднання в надмасивних чорних дірок в галактичних центрах. Цей звіт 2023 року спонукав інші команди шукати ефект у чорних дірках у всіх різних місцях, які вони можна знайти у Всесвіті.

“Ці документи досліджують зв’язок між темною енергією до чорних дірок за їх швидкістю зростання. Наш новий документ пов’язує чорні діри з темною енергією, коли вони народилися”,-сказав Брайан Картрайт, астрофізик, співавтор та колишній генеральний радник Комісії з цінних паперів та бірж США.

Ключова відмінність у новому документі полягає в тому, що більшість відповідних чорних дірок молодші, ніж раніше досліджені. Ці чорні дірки народилися в епоці, коли формування зірки – що відстежує формування чорної діри – добре триває, а не лише починається.

“Це відбувається набагато пізніше у Всесвіті і проінформується останніми вимірюваннями виробництва та зростання чорної діри, як це спостерігається з космічними телескопами Хаббла та Вебба”,-сказав співавтор Родж’є Віндхорст, міждисциплінарний вчений для JWST та професора Землі та космічного розвідки в Арізоні Державному університеті.

“Наступне питання полягає в тому, де ці чорні дірки, і як вони рухаються протягом останніх 8 мільярдів років. Вчені працюють над тим, щоб обмежувати це зараз”, – сказав Крокер.

Наука вимагає більше напрямків розслідування та спостережень, і тепер, коли Дезі є в Інтернеті, це дослідження темної енергії тільки починається.

“Це принесе лише більше глибини та ясності нашому розумінню темної енергії, чи продовжує це підтримувати гіпотезу чорної діри чи ні”, – сказав Ален. “Я думаю, що як експериментальне починання, це чудово. Ви можете мати попередні уявлення чи ні, але нас керують даними та спостереженнями”.

Незалежно від того, що приносять ці майбутні спостереження, робота, що відбувається зараз, являє собою зміну моря в дослідженні темної енергії, сказала команда.

“Принципово, чи чорні діри – це темна енергія, поєднана з всесвітом, який вони населяють, перестала бути лише теоретичним питанням”, – сказав Тарле. “Зараз це експериментальне питання”.