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

Этот ИИ видит сны и вырабатывает цифровой дофамин: как искусственный гиппокамп и гормоны избавляют нейросети от галлюцинаций

На сегодняшний день индустрия разработки искусственного интеллекта столкнулась с серьезной системной проблемой. Создание мультимодальных нейросетей — программ, способных одновременно...

Ученые воссоздали ландшафт ранней Земли и вживую проследили за спонтанной сборкой первых структур жизни

Происхождение жизни на Земле — это в первую очередь проблема физики и гидродинамики, а не только чистой химии. В современной астробиологии одной из ведущих моделей формирования первых...

Озеро Киву: почему купание в райском водоёме несёт смертельную опасность

Есть в мире водоёмы, в которые не пускают, желая сохранить первозданную природу. Есть с повышенной кислотностью или температурой, но озеро Киву в Африке на вид напоминает воплощение лучшего...

ИИ в медицине: как искусственный интеллект превосходит специалистов в постановке диагнозов

За последние два года искусственный интеллект показал, что может ставить медицинские диагнозы точнее, чем самые опытные врачи. Это не предположение, а выводы из нескольких независимых исследований....

Обзор аэрогриля FELFRI FF-AF-03: две чаши, а значит, быстрее, плюс расширенная комплектация

Аэрогрили становятся неотъемлемыми помощниками на кухне: они готовят быстро и практически без масла, а значит — делают блюда более полезными. Эта модель выделяется на фоне аналогичных...

Glock: история одного из наиболее распространённых служебных пистолетов

Glock — семейство австрийских самозарядных пистолетов, появившееся в начале 1980-х годов и ставшее одной из самых распространённых платформ служебного оружия в мире. Его конструкция...