Черные дыры как источник темной энергии? DESI предлагает новый взгляд на эволюцию Вселенной

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

В последние десятилетия ученые столкнулись с загадкой ускоренного расширения Вселенной, которое приписывают таинственной темной энергии. Ее природа остается неясной, и исследователи активно ищут ответы на этот вопрос. Недавно ученые из Аризонского государственного университета предложили новую гипотезу, которая может пролить свет на эту загадку.

Суть гипотезы заключается в том, что источником темной энергии могут быть черные дыры, образующиеся в результате коллапса звезд. Эта идея основана на том, что производство черных дыр тесно связано с процессом звездообразования, который, в свою очередь, меняется с течением времени.

Черная дыра, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Как это работает?

В ранней Вселенной звездообразование было интенсивным, и, соответственно, активно формировались черные дыры. Со временем темп звездообразования снижался, что привело к уменьшению количества новых черных дыр.

Согласно предложенной модели, черные дыры не просто пассивно существуют, а взаимодействуют с окружающим пространством-временем, выступая в роли своеобразных «фабрик» темной энергии.

Подтверждение гипотезы

Ученые проанализировали данные, полученные с помощью спектроскопического инструмента темной энергии DESI. Этот инструмент измеряет барионные акустические осцилляции (БАО) — колебания плотности барионной материи в ранней Вселенной.

Результаты анализа показали, что плотность темной энергии менялась со временем, что согласуется с предсказаниями модели, основанной на черных дырах.

Плотность темной энергии (ТЭ) как функция красного смещения, предсказанная по космологически связанным, звездно-коллапсирующим БХ (черный). Поскольку производство БХ при звездном коллапсе отслеживает звездообразование, показано влияние двух эмпирически определенных моделей. Модель Trinca ψ (сплошная) характеризует амплитудное звездообразование при высоких z, что согласуется с недавними наблюдениями космического телескопа Джеймса Уебба [10, 11 здесь и далее см. оригинальное исследование]. Модель Madau ψ (пунктирная) — это фидуциальная скорость, определенная по многочисленным измерениям светимости в ИК- и УФ-диапазонах, в основном при z < 4 [12, 13]. DESI параметризует временную эволюцию DE через уравнение состояния с параметрами w0 и wa, определенными из совместных подгонок к наборам данных BAO, CMB и SNe. Области (заштрихованные) отражают +-1σ неопределенности в плотности DE, как определено по наборам данных SNe от Pantheon (зеленый), Union3 (красный) и DES Y5 (синий). Временная эволюция плотности DE, источником которой являются звездные коллапсирующие BHs, остается в пределах < 1σ от модели w0wa для каждого набора данных до z ≲ 0.2. Асимптотическое поведение поздней DE ожидается от космологически связанных БХ, поскольку производство звездных предшественников уменьшалось в течение последних ∼ 9 Гр.
Автор: Kevin S. Croker et al JCAP10(2024)094 Источник: iopscience.iop.org
Последствия для космологии

Если гипотеза о черных дырах как источнике темной энергии подтвердится, это будет иметь важные последствия для нашего понимания эволюции Вселенной.

Во-первых, это позволит объяснить, почему темная энергия стала доминирующей силой именно в поздней Вселенной.

Во-вторых, это может помочь решить проблему «недостающих барионов» — наблюдаемого дефицита барионной материи в локальной Вселенной. Согласно модели, часть барионов была поглощена черными дырами, превратившись в темную энергию.

Апостериорные распределения для DESI BAO+BBN, соответствующие DE, полученным с помощью космологически связанных БГ (фиолетовый) и ΛCDM (оранжевый). Для сравнения показаны апостериоры Планка (зеленые). Обе подгонки рисуют движущуюся барионную плотность, полученную из измерений ранней Вселенной ωprojb из гауссовского предшествования BBN, которое доминирует в последействии и опущено для ясности. В обоих вариантах плотность холодной темной материи ωc берется из одного и того же неинформативного предшествования. Для CCBH мы рисуем Ξ: количество барионной материи, превращающейся в BHs, на единицу звездного вещества; а для ΛCDM мы рисуем H0. Для CCBH также показана доля выживших барионов s. Апостериорное значение s означает, что ∼ 30% барионов действительно потеряны, будучи преобразованы в DE внутри BHs. Это современное изобилие барионов согласуется со всеми современными переписями барионов.
Автор: Kevin S. Croker et al JCAP10(2024)094 Источник: iopscience.iop.org
Дальнейшие исследования

Гипотеза о черных дырах как источнике темной энергии пока находится на стадии разработки. Для ее подтверждения необходимы дальнейшие исследования, в том числе анализ данных будущих космологических обзоров.

Однако, даже на данном этапе эта гипотеза представляет собой интересную и перспективную идею, которая может привести к существенному прогрессу в нашем понимании природы темной энергии и эволюции Вселенной.

Заключение

Представленная гипотеза о черных дырах как источнике темной энергии предлагает новый взгляд на одну из самых фундаментальных проблем современной космологии. Дальнейшие исследования помогут проверить эту гипотезу и, возможно, открыть новую страницу в нашем понимании Вселенной.

1 комментарий

410034458583@odnoklassniki
Надоели сказки про темную материю, энергию. Давайте про светлую что нибудь придумаете, позитива хочется.)

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Овод, паут и слепень: в чём разница и почему эти «мухи» так больно кусают

Летом, особенно в жаркую солнечную погоду грибники и ягодники, рыбаки и отдыхающие на реках и водоёмах, встречают назойливых крупных летающих насекомых. Некоторые, встречая их в первый раз, склонны...

Почему Лаос демографический аутсайдер Юго-Восточной Азии

Азия традиционно густонаселенный регион планеты. Но есть не самые явные исключения. Лаосская Народно-Демократическая Республика (Лаос) располагается в самом сердце Юго-Восточной Азии, занимая...

Наша галактика однажды перевернулась: как Млечный Путь изменил ось вращения из-за древнего столкновения

Когда мы смотрим на ночное небо, Млечный Путь кажется нам устойчивой и неизменной структурой. Основная часть звёзд нашей галактики, включая Солнце, движется по круговым орбитам в одной плоской...

Кесадилья: как простая лепёшка с сыром стала символом мексиканской кухни

Среди блюд Мексики есть немало тех, что давно вышли за пределы своей родины, однако кесадилья занимает особое место. Она не обладает сложной технологией приготовления, не требует большого...

Почему скумбрия обречена плыть всю жизнь, чтобы дышать и не тонуть

Каждый раз, выбирая рыбу в магазине, мы вряд ли задумываемся, что эта скромная серебристая тушка — один из самых экстремальных марафонцев планеты. Она начинает свой путь крошечной...

Какой именно метеорит уничтожил динозавров: ученые определили точный тип Чиксулубского астероида, и он оказался на редкость «сухим»

Шестьдесят шесть миллионов лет назад на Земле произошло одно из самых масштабных массовых вымираний. Оно привело к исчезновению нептичьих динозавров, птерозавров, крупных морских рептилий и...