Δύο
πρόσφατες δημοσιεύσεις υποστηρίζουν πως βρέθηκαν ενδείξεις στα πρατηρησιακά δεδομένα
γαλαξιών ότι «μέσα στις μαύρες τρύπες ‘κρύβεται’ άφθονη σκοτεινή ενέργεια, που
τροφοδοτεί τη συνεχή διαστολή του σύμπαντος. Αντί η σκοτεινή ενέργεια να είναι
διάχυτη στον χωροχρόνο, όπως υποθέταμε, προτείνουν ότι αυτή δημιουργείται και
παραμένει μέσα στις μαύρες τρύπες». One of the greatest mysteries in the
Universe is that of the accelerated expansion of the cosmos, often described as
an unknown form of energy dubbed "dark energy." While many potential
explanations have been offered for why dark energy exists, no one has yet been
able to calculate its value, or offer a compelling reason for why it possesses
the value it does. In a brand new study put forth in February of 2023, a team
of scientists put forth the idea, backed by some very suggestive evidence, that
black holes might be the culprit. How does the idea stack up? Size comparison
of the two black holes imaged by the Event Horizon Telescope (EHT)
Collaboration: M87*, at the heart of the galaxy Messier 87, and Sagittarius A*
(Sgr A*), at the center of the Milky Way. Although Messier 87's black hole is
easier to image because of the slow time variation, the one around the center
of the Milky Way is the largest as viewed from Earth. (Credit:
EHT collaboration (Acknowledgment: Lia Medeiros, xkcd))
Η
απλούστερη εξήγηση για την σκοτεινή ενέργεια είναι η κοσμολογική
σταθερά Λ, στην οποία αποδίδεται η παρατηρούμενη επιταχυνόμενη
διαστολή του σύμπαντος (και όχι η στατικότητά του όπως λανθασμένα θεώρησε
αρχικά ο Αϊνστάιν).
This snippet from a supercomputer
simulation shows just over 1 million years of cosmic evolution between two
converging cold streams of gas. In this short interval, just a little over 100
million years after the Big Bang, clumps of matter grow to possess individual
stars containing tens of thousands of solar masses each in the densest regions.
This could provide the needed seeds for the Universe’s earliest, most massive
black holes, as well as the earliest seeds for the growth of galactic
structures. But how these structures grow up is still being investigated. (Credit:
M.A. Latif et al., Nature, 2022)
Δύο πρόσφατες δημοσιεύσεις υποστηρίζουν πως βρέθηκαν ενδείξεις στα πρατηρησιακά δεδομένα γαλαξιών ότι «μέσα στις μαύρες τρύπες ‘κρύβεται’ άφθονη σκοτεινή ενέργεια, που τροφοδοτεί τη συνεχή διαστολή του σύμπαντος. Αντί η σκοτεινή ενέργεια να είναι διάχυτη στον χωροχρόνο, όπως υποθέταμε, προτείνουν ότι αυτή δημιουργείται και παραμένει μέσα στις μαύρες τρύπες». Οι ερευνητές -μεταξύ των οποίων η Ευανθία Χατζημινάογλου του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου και ο Ανδρέας Ευσταθίου, πρύτανης του Ευρωπαϊκού Πανεπιστημίου Κύπρου – δημοσιεύουν τις δύο εργασίες τους, στο The Astrophysical Journal και στο The Astrophysical Journal Letters.
Artist’s impression of a supermassive
black hole. Cosmological coupling allows black holes to grow in mass without
consuming gas or stars. Credit:
UH Manoa
Αυτό που εννοούμε με τον όρο «σκοτεινή ενέργεια» καθορίζεται από την ύπαρξη μιας συγκεκριμένης καταστατικής εξίσωσης στην οποία περιέχεται η κοσμολογική σταθερά Λ. Αν μια συλλογή από μαύρες τρύπες δεν περιγράφεται από την κατάλληλη καταστατική εξίσωση, τότε δεν μπορεί να είναι σκοτεινή ενέργεια.
From outside a black hole, all the
infalling matter will emit light and is always visible, while nothing from
behind the event horizon can get out. The event horizon of a rotating black
hole ought to be only dependent on its mass and spin, but we have not yet
figured out how (or whether) the spinning black hole has an overall impact on
the expansion of the Universe: a still-unresolved question within General
Relativity. (Credit:
Andrew Hamilton, JILA, University of Colorado)
Οι ερευνητές κάνοντας μια νέα λεπτομερέστατη ανάλυση δεδομένων σχετικά με τους γαλαξίες που περιέχουν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες υποστηρίζουν ότι συμβαίνει κάτι ασυνήθιστο με αυτές. Η μελέτη τους επιβεβαιώνει την γνωστή εδώ και καιρό παρατήρηση, ότι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες αναπτύσσονται πολύ γρηγορότερα από το αναμενόμενο.
The ‘raisin
bread’ model of the expanding Universe, where relative distances increase as
the space (dough) expands. The farther away any two raisins are from one
another, the greater the observed redshift will be by time the light is
received. The redshift-distance relation predicted by the expanding Universe is
borne out in observations and has been consistent with what’s been known all
the way back since the 1920s. (Credit: NASA/WMAP Science Team)
Υποθέτουν λοιπόν ότι αυτή η ταχεία ανάπτυξη οφείλεται σε μια κοσμολογική πηγή, καταλήγοντας τελικά ότι αυτή θα μπορούσε να είναι κάποιου είδους σκοτεινή ενέργειας.
Αναλύοντας τα πειραματικά δεδομένα υποθέτοντας ότι η ανάπτυξη των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών σχετίζεται με την προέλευση της σκοτεινής ενέργειας, αποδεικνύουν ότι πράγματι υπάρχουν πιθανότητες τα δυο αυτά ανεξήγητα φαινόμενα να σχετίζονται μεταξύ τους.
«Έχουμε την πρώτη προτεινόμενη αστροφυσική πηγή για τη σκοτεινή ενέργεια», δήλωσε ο επικεφαλής ερευνητής Ντάνκαν Φάραχ του Πανεπιστημίου της Χαβάης. «Προτείνουμε ότι οι μαύρες τρύπες, τα απομεινάρια της έκρηξης άστρων, αποτελούν την αστροφυσική προέλευση της σκοτεινής ενέργειας».
This view of about 0.15 square degrees
of space reveals many regions with large numbers of galaxies clustered together
in clumps and filaments, with large gaps, or voids, separating them. Each point
of light is not a galaxy, but a supermassive black hole, revealing just how
ubiquitous these cosmic objects are. This region of space is known as the
ECDFS, as it images the same portion of the sky imaged previously by the
Extended Chandra Deep Field South: a pioneering X-ray view of the same space.
The earliest supermassive black holes observed are more “grown up” than we
expect, but the fact that we don’t yet understand how these black holes grow up
over cosmic time, however, and that is not an invitation to explain it by
whatever mechanism you can dream up. (Credit:
NASA/Spitzer/S-CANDELS; Ashby et al. (2015); Kai Noeske)
Οι επιστήμονες θεωρούν ότι οι μαύρες τρύπες αυξάνουν τη μάζα τους στο πέρασμα δισεκατομμυρίων ετών σε βαθμό που δεν μπορεί να εξηγηθεί με τις σχετικές θεωρίες και αντιτείνουν ότι στην πραγματικότητα στον πυρήνα τους κρύβουν σκοτεινή ενέργεια. Η νέα έρευνα εστίασε σε μαύρες τρύπες αρχαίων και ήσυχων γαλαξιών, όπου δεν υπάρχει πια πολύ αστρικό υλικό για να «καταπιούν».
The expected fates of the Universe
(top three illustrations) all correspond to a Universe where the matter and
energy combined fight against the initial expansion rate. In our observed
Universe, a cosmic acceleration is caused by some type of dark energy, which is
hitherto unexplained. If your expansion rate continues to drop, as in the first
three scenarios, you can eventually catch up to anything. But if your Universe
contains dark energy, that’s no longer the case, as the last case illustrates. (Credit:
E. Siegel/Beyond the Galaxy)
Υπολογίστηκε ότι σε αυτούς τους σχετικά αδρανείς γαλαξίες οι μαύρες τρύπες έχουν μάζες επτά έως 20 φορές μεγαλύτερες από ό,τι ήταν πριν εννέα δισεκατομμύρια χρόνια, πράγμα που -όπως υποστηρίζουν οι ερευνητές- μαρτυράει ότι κάποια άλλη μη εξωγενής διαδικασία τις τροφοδοτεί: κατά την εκτίμηση τους, πρόκειται για μια ενδογενή σκοτεινή ενέργεια.
Κανονικά,
με βάση τους νόμους της Φυσικής, η βαρύτητα θα έπρεπε να προκαλεί τη σταδιακή
επιβράδυνση της ανάπτυξης του σύμπαντος, όμως μια μυστηριώδης δύναμη, που
προτάθηκε στο τέλος της δεκαετίας του 1990 και ονομάστηκε σκοτεινή ενέργεια,
φαίνεται να υπεραντισταθμίζει τη βαρύτητα και να οδηγεί σε διαστολή του
σύμπαντος και μάλιστα με επιταχυνόμενο ρυθμό.
In the vicinity of a black hole, space
flows like either a moving walkway or a waterfall, depending on how you want to
visualize it. At the event horizon, even if you ran (or swam) at the speed of
light, there would be no overcoming the flow of spacetime, which drags you into
the singularity at the center. Nobody knows what occurs at the central
singularity. (Credit: Andrew Hamilton/JILA/University of Colorado)
Αν όντως οι μεγάλες μαύρες τρύπες που βρίσκονται στα κέντρα γαλαξιών, συνιστούν την πηγή της συμπαντικής σκοτεινής ενέργειας, τότε πιθανώς θα λυθεί και ένα άλλο κοσμικό αίνιγμα: τι συμβαίνει στο κέντρο μιας μαύρης τρύπας, στη λεγόμενη «μοναδικότητα», όπου καταρρέουν οι γνωστοί νόμοι της Φυσικής. Αν στον πυρήνα μιας μαύρης τρύπας υπάρχει σκοτεινή ενέργεια, τότε δεν φαίνεται να υπάρχει ανάγκη για «μοναδικότητες».
Αξίζει να παραθέσουμε τις τελευταίες γραμμές της περίληψης της μιάς εκ των δυο δημοσιεύσεων των ερευνητών στην οποία αναφέρονται τα εξής: «Συμπεραίνουμε ότι είτε υπάρχει ένας φυσικός μηχανισμός που αναπτύσσει τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες των ελλειπτικών γαλαξιών με z ≲ 2, είτε ότι τα συστηματικά σφάλματα υποεκτιμώνται και εξαρτώνται από την μετατόπιση προς το ερυθρό».
Δυστυχώς μέχρι σήμερα στον πόλεμο μεταξύ «νέας φυσικής» και «υποτίμησης των συστηματικών μας σφαλμάτων», χαμένη είναι σχεδόν πάντα η νέα φυσική.
Πηγές: “A Preferential Growth Channel for Supermassive Black Holes in Elliptical Galaxies at z ≲ 2” by Duncan Farrah, Sara Petty, Kevin S. Croker, Gregory Tarlé, Michael Zevin, Evanthia Hatziminaoglou, Francesco Shankar, Lingyu Wang, David L Clements, Andreas Efstathiou, Mark Lacy, Kurtis A. Nishimura, Jose Afonso, Chris Pearson and Lura K Pitchford, 15 February 2023, The Astrophysical Journal. DOI: 10.3847/1538-4357/acac2e - “Observational Evidence for Cosmological Coupling of Black Holes and its Implications for an Astrophysical Source of Dark Energy” by Duncan Farrah, Kevin S. Croker, Michael Zevin, Gregory Tarlé, Valerio Faraoni, Sara Petty, Jose Afonso, Nicolas Fernandez, Kurtis A. Nishimura, Chris Pearson, Lingyu Wang, David L Clements, Andreas Efstathiou, Evanthia Hatziminaoglou, Mark Lacy, Conor McPartland, Lura K Pitchford, Nobuyuki Sakai and Joel Weiner, 15 February 2023, The Astrophysical Journal Letters. DOI: 10.3847/2041-8213/acb704 - https://scitechdaily.com/cosmological-coupling-new-evidence-points-to-black-holes-as-source-of-dark-energy/ - Can black holes really cause dark energy? - https://www.amna.gr/home/article/708819/Oi-maures-trupes-periechoun-skoteini-energeia-pou-trofodotei-tin-epektasi-tou-sumpantos
