
Ciemna energia może znajdować się w czarnych dziurach
Astronomowie wskazują, że niezwykle tajemnicza ciemna energia może znajdować się w czarnych dziurach. Może to wpływać na ich wzrost razem z rozszerzającym się Wszechświatem, jak i przyspieszać sam ten proces.
Prawie 14 miliardów lat temu, na samym początku Wielkiego Wybuchu, tajemnicza energia napędzała wykładniczą ekspansję młodego Wszechświata i wytworzyła całą znaną materię, zgodnie z dominującą teorią – wszechświata inflacyjnego.
Ta starożytna energia dzieliła kluczowe cechy obecnej ciemnej energii Wszechświata, która jest największą tajemnicą naszych czasów według co najmniej jednego obiektywnego standardu: Stanowi ona większość – około 70 proc. – kosmosu, ale naukowcy nie wiedzą dokładnie, czym ona jest.
„Jeśli zadamy sobie pytanie – gdzie w późniejszym Wszechświecie widzimy grawitację tak silną, jak na jego początku? Odpowiedź brzmiałaby w centrum czarnych dziur. Możliwe, że to, co wydarzyło się podczas inflacji, przebiega w odwrotnej kolejności, materia masywnej gwiazdy ponownie staje się ciemną energią podczas grawitacyjnego kolapsu – jak mały Wielki Wybuch rozegrany w odwrotnej kolejności” – mówi Gregory Tarlé z University of Michigan.
W nowym badaniu opublikowanym w Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, naukowcy z University of Michigan, dzięki najnowszym danym z Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) wskazują, że ciemna energia może być obecna w czarnych dziurach. DESI składa się z 5 tysięcy zrobotyzowanych oczu zamontowanych na teleskopie Mayall w Kitt Peak National Observatory.
„Jeśli czarne dziury zawierają ciemną energię, mogą łączyć się i rosnąć wraz z rozszerzającym się Wszechświatem, powodując przyspieszenie jego wzrostu. Nie znamy szczegółów tego, jak to się dzieje, ale widzimy dowody na to, że tak jest” – twierdzi Kevin Croker z Arizona State University.

Dane z pierwszego roku planowanego pięcioletniego badania DESI pokazują dowody na to, że gęstość ciemnej energii wzrosła w czasie. Naukowcy twierdzą, że stanowi to istotną wskazówkę potwierdzającą koncepcję tego, czym jest ciemna energia, ponieważ obserwacje te zgadzają się z tym, jak zmieniły się czarne dziury
Aby znaleźć dowody na istnienie ciemnej energii pochodzącej z czarnych dziur, astronomowie wykorzystali dziesiątki milionów odległych galaktyk zmierzonych przez DESI. Instrument ten spogląda miliardy lat w przeszłość i gromadzi dane, które badacze mogą wykorzystać do określenia tempa ekspansji Wszechświata z niezwykłą precyzją. Z kolei informacje te mogą zostać wykorzystane do wnioskowania o tym, jak ilość ciemnej energii zmienia się w czasie. Naukowcy porównali te dane z liczbą czarnych dziur powstałych w wyniku śmierci dużych gwiazd w całej historii wszechświata.
„Oba zjawiska były ze sobą spójne – kiedy nowe czarne dziury powstały w wyniku śmierci masywnych gwiazd, ilość ciemnej energii we Wszechświecie przewidziany sposób. To zwiększa prawdopodobieństwo, że ciemna energia może występować w czarnych dzirach” – zaznacza Duncan Farrah z University of Hawai’i.
Badania te uzupełniają rosnącą literaturę badającą możliwość sprzężenia kosmologicznego, czyli założenia, że czarne dziury mogą rosnąć wraz z rozszerzaniem się Wszechświata. Jednak Kluczową różnicą w nowej analizy jest to, że większość odpowiednich czarnych dziur jest młodsza niż te badane wcześniej. Obiekty te narodziły się w czasie, gdy formowanie się gwiazd już trwało, a nie dopiero się zaczynało.
„Dzieje się to znacznie później we Wszechświecie i opiera się na ostatnich pomiarach produkcji i wzrostu czarnych dziur obserwowanych za pomocą teleskopów kosmicznych Hubble’a i Webba” – podkreśla Rogier Windhorst z Arizona State University.
„Kolejnym pytaniem jest to, gdzie znajdują się te czarne dziury i jak przemieszczały się w ciągu ostatnich 8 miliardów lat. Naukowcy pracują obecnie nad wykazaniem tego” – zaznacza Croker.
Zdaniem naukowców, potrzebne są jednak dalsze badania i obserwacje, które umożliwi DESI. Instrument ma za zadanie pomóc w odkryciu tajemnic ciemnej energii.
„Zasadniczo to, czy czarne dziury zawierają ciemną energię połączoną ze Wszechświatem, który zamieszkują, nie jest już tylko kwestią teoretyczną. Teraz jest to kwestia eksperymentalna” – podsumowuje Tarlé.
Emil Gołoś