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
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.
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.
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

Вселенная оказалась на 306 миллионов лет моложе: как комковатая структура космоса объяснила поведение темной энергии

В современной астрофизике назрел кризис, затрагивающий самые основы нашего понимания мироздания. В центре этого кризиса находится фундаментальное противоречие, которое исследователи называют...

Почему медвежатина может быть опасной даже после 45 дней в морозилке

На семейной встрече приготовили мясо медведя, которое до этого 45 дней лежало в морозилке. Казалось бы, времени достаточно. Но вскоре у шести участников обнаружили трихинеллёз. Двое из них...

Белки возрастом 160 млн лет уничтожают современные супербактерии: как одна ошибка создала природный антибиотик

В организме млекопитающих защиту от инфекций обеспечивают сотни различных соединений. Одно из самых распространенных среди них — белок лактоферрин. Он присутствует в материнском молоке,...

В дикой природе стали появляться гибриды белого и бурого медведей. Как это вообще стало возможным

Белый и бурый медведи обитают в разных условиях и заметно отличаются внешне и образом жизни. Тем удивительнее, что в природе встречаются их гибриды, унаследовавшие признаки обоих родителей. Но как...

Музыкальный центр Sony MHC-RX50: один из самых узнаваемых в 1997 году

Минисистема MHC-RX50 появилась на пике популярности музыкальных центров. Она вошла в число самых узнаваемых и популярных моделей среднего класса своей эпохи, наряду с Panasonic SC-AK40, Aiwa...

Ученые показали лицо первого представителя нашего вида: как выглядел Homo sapiens 300 тысяч лет назад

Около 315 тысяч лет назад на севере Африки жили люди, которых сегодня считают древнейшими известными представителями Homo sapiens. Международная группа исследователей восстановила внешность одного...