Свежие мировые физические новости - Ученые нашли первое доказательство того, что черные дыры являются источником темной энергии

На сайте Phys.org размещена интересная статья "Ученые нашли первое доказательство того, что черные дыры являются источником темной энергии".

Наблюдения за сверхмассивными черными дырами в центрах галактик указывают на вероятный источник темной энергии — «недостающие» 70% Вселенной.

Измерения древних и спящих галактик показывают, что черные дыры растут больше, чем ожидалось, что соответствует явлению, предсказанному в теории гравитации Эйнштейна. Результат потенциально означает, что к нашей картине Вселенной не нужно добавлять ничего нового, чтобы объяснить темную энергию: источником являются черные дыры в сочетании с гравитацией Эйнштейна. К такому выводу пришла группа из 17 исследователей из 9 стран. Работа опубликована в двух статьях в свободном доступе в журналах The Astrophysical Journal и The Astrophysical Journal Letters.

Ученые начали с изучения того, как черные дыры растут со временем, и, возможно, нашли ответ на один из самых больших вопросов космологии - решение о происхождении темной энергии, которое было ставит в тупик космологов и физиков-теоретиков уже более 20 лет.

В 1990-х годах было обнаружено, что расширение Вселенной ускоряется — все удаляется от всего остального со все большей и большей скоростью. Это трудно объяснить — гравитационное притяжение между всеми объектами во Вселенной должно замедлять расширение.

Чтобы объяснить это, было высказано предположение, что «темная энергия» ответственна за раздвигание сильнее, чем гравитация. Это было связано с концепцией, предложенной Эйнштейном, но позже отвергнутой, — «космологической постоянной», противодействующей гравитации и удерживающей Вселенную от коллапса.

Эта концепция была возрождена с открытием ускоряющегося расширения Вселенной, основным компонентом которого является своего рода энергия, включенная в само пространство-время, называемая энергией вакуума. Эта энергия раздвигает Вселенную дальше друг от друга, ускоряя расширение.

Тем не менее, черные дыры представляли собой проблему — их чрезвычайно сильной гравитации трудно противостоять, особенно в их центрах, где все, кажется, разрушается в явлении, называемом «сингулярностью».

Новый результат показывает, что черные дыры набирают массу таким образом, что они содержат энергию вакуума, обеспечивая источник темной энергии и устраняя необходимость формирования сингулярностей в их центре.

Вывод был сделан в результате изучения девяти миллиардов лет эволюции черной дыры. Черные дыры образуются, когда массивные звезды подходят к концу своей жизни. Когда они находятся в центрах галактик, их называют сверхмассивными черными дырами. Они содержат массу в миллионы или миллиарды раз больше массы нашего Солнца внутри себя в сравнительно небольшом пространстве, создавая чрезвычайно сильную гравитацию.

Черные дыры могут увеличиваться в размерах, аккрецируя вещество, например, поглощая звезды, которые подходят слишком близко, или сливаясь с другими черными дырами. Чтобы выяснить, могут ли одни только эти эффекты объяснить рост сверхмассивных черных дыр, команда изучила данные за девять миллиардов лет.

Исследователи рассмотрели особый тип галактик - гигантские эллиптические галактики, которые эволюционировали во Вселенной на ранней стадии, а затем стали бездействующими. Спящие галактики закончили формирование звезд, оставив мало материала для аккреции черной дыры в их центре, и любой дальнейший рост не может быть объяснен этими нормальными астрофизическими процессами.

Сравнение наблюдений за далекими галактиками (когда они были молодыми) с местными эллиптическими галактиками (которые старые и мертвые) показало гораздо больший, чем предсказывалось, рост за счет аккреции или слияний: современные черные дыры в 7—20 раз больше, чем были девять миллиардов лет назад.