Сверхмассивные черные дыры могут быть двигателями расширения Вселенной, согласно исследованию, которое предлагает решение "одной из самых больших проблем в космологии"
Сравнивая сверхмассивные черные дыры за девять миллиардов лет космической истории, астрономы обнаружили ключ к разгадке того, что хищные бегемоты, скрывающиеся в сердцах большинства крупных галактик, могут быть источником темной энергии — таинственной силы, составляющей 68% известной Вселенной (откроется в новой вкладке) и вызывающей ее ускоряющееся расширение. Исследователи опубликовали свои выводы 2 и 15 февраля в двух статьях в журналах The Astrophysical Journal (открывается в новой вкладке) и The Astrophysical Journal Letters (открывается в новой вкладке).
"Если теория подтвердится, то это произведет революцию во всей космологии, потому что наконец-то у нас есть решение проблемы происхождения темной энергии, которая озадачивала космологов и физиков-теоретиков более 20 лет", - сказал в своем заявлении соавтор Крис Пирсон (откроется в новой вкладке), астрофизик из Лаборатории Резерфорда Эпплтона (RAL) в Великобритании (откроется в новой вкладке).
Темная энергия раскрыта
В прошлом веке астрономы обнаружили, что Вселенная расширяется все быстрее и быстрее. Это было удивительно, учитывая, что, действуя сама по себе, гравитация должна была бы медленно сжимать космос вместе в событии, известном как Большой Сжатие. Чтобы объяснить это несоответствие, ученые предположили, что должно существовать нечто достаточно мощное, чтобы противостоять гравитации, и оно толкает все во Вселенной дальше друг от друга. Они назвали это нечто темной энергией.
Но чтобы темная энергия могла обратить вспять космический коллапс, она должна присутствовать в таких огромных количествах, чтобы составлять подавляющую часть Вселенной. Однако до сих пор ее нигде не было видно.
Теперь новые исследования, похоже, нашли ключ к разгадке того, как работает это скрытое явление. Обе команды сравнили массы черных дыр в центрах двух групп галактик. Одна группа была молодой и удаленной, свет от которой дошел до нас девять миллиардов лет назад, в то время как более близкая и старая группа находится всего в нескольких миллионах световых лет от нас. Астрономы обнаружили, что во всей Вселенной гигантские черные дыры раздулись и стали в семь - 20 раз больше, чем были когда-то — чудовищный рост, который нельзя объяснить просто тем, что черные дыры пожирают звезды или сталкиваются и объединяются друг с другом.
Вместо этого исследователи предполагают, что черные дыры растут в ногу со Вселенной — преодолевая разрушающие звезды и захватывающие свет силы в своих ядрах с помощью гипотетического типа темной энергии, называемой вакуумной энергией, которая заставляет их расширяться все дальше и дальше. И каким-то образом они тянут за собой всю ткань космоса.
"Это действительно удивительный результат. Мы начали с изучения того, как черные дыры растут со временем, и, возможно, нашли ответ на одну из самых больших проблем в космологии", - сказал в заявлении соавтор Дэйв Клементс (откроется в новой вкладке), астрофизик из Имперского колледжа Лондона.
Если в ядрах черных дыр действительно скрывается расширяющаяся темная энергия, это позволит решить две давние загадки, с которыми столкнулась общая теория относительности Эйнштейна, описывающая, как гравитация влияет на Вселенную в больших масштабах. Во-первых, это объяснит, почему Вселенная не разрушается из-за большой и вездесущей силы гравитационного притяжения, а во-вторых, отпадет необходимость в сингулярностях (бесконечно малых точках, в которых нарушаются законы физики) для объяснения работы темных сердец черных дыр.
"На самом деле мы говорим сразу о двух вещах: что есть доказательства того, что типичные решения для черных дыр не работают на больших, больших временных масштабах, и у нас есть первый предложенный астрофизический источник темной энергии", - сказал в заявлении первый автор Дункан Фарра (откроется в новой вкладке), астроном из Гавайского университета. Однако это означает не то, что другие люди не предлагали источники темной энергии, а то, что это первая наблюдательная работа, в которой мы не добавляем ничего нового во Вселенную в качестве источника темной энергии: черные дыры в теории гравитации Эйнштейна являются темной энергией".
Чтобы подтвердить свою теорию, астрофизикам необходимо убедиться, что ничто другое не способствует загадочному росту черных дыр, проводя еще более детальные наблюдения за их массой в течение времени, а также внимательно отслеживая увеличение этих масс с расширением Вселенной.
