Supermasywne czarne dziury mogą być silnikami napędzającymi ekspansję wszechświata, według badań, które proponują rozwiązanie "jednego z największych problemów w kosmologii."
Porównując supermasywne czarne dziury w ciągu dziewięciu miliardów lat historii kosmosu, astronomowie odkryli wskazówkę, że krucze behemoty czające się w sercach większości dużych galaktyk mogą być źródłem ciemnej energii — tajemniczej siły, która stanowi 68% znanego wszechświata (otwiera się w nowej zakładce) i powoduje jego przyspieszoną ekspansję. Naukowcy opublikowali swoje wyniki 2 lutego i 15 lutego w dwóch pracach w The Astrophysical Journal (otwiera się w nowej zakładce) i The Astrophysical Journal Letters (otwiera się w nowej zakładce) .
"Jeśli teoria się utrzyma, to zrewolucjonizuje to całą kosmologię, bo w końcu mamy rozwiązanie dla pochodzenia ciemnej energii, która wprawiała w zakłopotanie kosmologów i fizyków teoretycznych przez ponad 20 lat", powiedział współautor Chris Pearson (otwiera się w nowej zakładce) , astrofizyk z Rutherford Appleton Laboratory (RAL) w Wielkiej Brytanii w oświadczeniu (otwiera się w nowej zakładce) .
Ciemna energia ujawniona
W ciągu ostatniego stulecia astronomowie odkryli, że wszechświat rozszerza się w coraz szybszym tempie. Było to zaskakujące, biorąc pod uwagę fakt, że działając samodzielnie, grawitacja powinna powoli zgniatać kosmos razem w wydarzeniu znanym jako Wielki Zgrzyt. Aby wyjaśnić tę rozbieżność, naukowcy zaproponowali, że musi istnieć coś wystarczająco potężnego, aby przeciwdziałać grawitacji, i że popycha wszystko we wszechświecie dalej od siebie. Nazwali to coś ciemną energią.
Jednak aby ciemna energia mogła odwrócić kosmiczny kolaps, musiałaby być obecna w tak ogromnych ilościach, że stanowiłaby zdecydowaną większość wszechświata. Jednak do tej pory nie było jej nigdzie widać.
Teraz nowe badania najwyraźniej znalazły wskazówkę, jak działa to ukryte zjawisko. Oba zespoły porównały masy czarnych dziur w centrach dwóch zestawów galaktyk. Jedna z nich była młoda i odległa, a jej światło docierało do nas dziewięć miliardów lat temu, podczas gdy bliższa i starsza grupa znajdowała się zaledwie kilka milionów lat świetlnych od nas. Astronomowie odkryli, że w całym wszechświecie gigantyczne czarne dziury stały się od siedmiu do dwudziestu razy większe niż były kiedyś — monstrualny wzrost, którego nie da się wytłumaczyć po prostu tym, że czarne dziury pożerają gwiazdy lub zderzają się i łączą ze sobą.
Zamiast tego, naukowcy proponują, że czarne dziury rosną razem z wszechświatem — przezwyciężając siły miażdżące gwiazdy i pochłaniające światło w swoich rdzeniach za pomocą hipotetycznego rodzaju ciemnej energii zwanej energią próżniową, która sprawia, że rozszerzają się one coraz bardziej na zewnątrz. I w jakiś sposób ciągną za sobą całą tkankę kosmosu.
"To jest naprawdę zaskakujący wynik. Zaczęliśmy od sprawdzenia, jak czarne dziury rosną w czasie, i być może znaleźliśmy odpowiedź na jeden z największych problemów w kosmologii" - powiedział w oświadczeniu współautor Dave Clements (otwiera w nowej karcie) , astrofizyk z Imperial College London.
Jeśli ekspansywna ciemna energia rzeczywiście czai się wewnątrz rdzeni czarnych dziur, rozwiąże to dwie długoletnie zagadki, z którymi boryka się ogólna teoria względności Einsteina, opisująca wpływ grawitacji na wszechświat w dużych skalach. Po pierwsze, wyjaśniłoby to, dlaczego wszechświat nie zapada się z powodu dużej i wszechobecnej siły przyciągania grawitacyjnego, a po drugie, wyeliminowałoby potrzebę istnienia osobliwości (nieskończenie małych punktów, w których prawa fizyki ulegają załamaniu), aby wyjaśnić działanie ciemnych serc czarnych dziur.
"Tak naprawdę mówimy dwie rzeczy na raz: że istnieją dowody na to, że typowe rozwiązania dla czarnych dziur nie działają w długiej, długiej skali czasowej, a my mamy pierwsze proponowane astrofizyczne źródło ciemnej energii" - powiedział w oświadczeniu pierwszy autor Duncan Farrah (otwiera w nowej karcie) , astronom z Uniwersytetu Hawajskiego. "Co to oznacza, choć nie jest to, że inni ludzie nie zaproponowali źródeł dla ciemnej energii, ale jest to pierwszy papier obserwacyjny, w którym nie dodajemy niczego nowego do wszechświata jako źródła dla ciemnej energii: czarne dziury w teorii grawitacji Einsteina są ciemną energią.
Aby potwierdzić swoją teorię, astrofizycy będą musieli upewnić się, że nic innego nie przyczynia się do tajemniczego wzrostu czarnych dziur, dokonując jeszcze bardziej szczegółowych obserwacji ich mas w czasie, a także uważnie śledząc wzrost tych mas wraz z rozszerzaniem się wszechświata.
