Міжнародна група вчених стверджує, що їй вдалося розгадати одну із найскладніших загадок астрофізики без необхідності доповнювати існуючі моделі: вчені впевнені, що виявили в чорних дірах енергію вакууму, що сприяє розширенню Всесвіту.
Про розширення Всесвіту вчені знають із двадцятих років минулого століття, але протягом кількох десятків років вважалося, що під дією гравітаційних сил цей процес має сповільнюватись. У дев’яності астрономи за допомогою космічного телескопа «Хаббл» (Hubble) виявили, що відбувається прямо протилежне: чим далі об’єкт, тим швидше він від нас віддаляється, а значить, з часом розширення Всесвіту прискорюється. Тому в моделі того часу ввели темну енергію, яка змушує об’єкти відштовхуватися один від одного. Ознаки цієї енергії вчені шукають усюди, і в рамках нового дослідження стало ясно, що ховатися вона може всередині чорних дір.
Всупереч тому, на що можна було очікувати, вакуум не зовсім порожній — із випадкових флуктуацій виробляється так звана енергія вакууму, яка може працювати проти гравітаційних сил і впливати на процеси розширення Всесвіту. У деяких моделях передбачається, що енергія вакууму може бути в чорних дірах, і вчені стверджують, що у новому дослідженні це було підтверджено спостереженнями. Для обґрунтування цієї тези вчені вивчили еволюцію надмасивних чорних дір у центрах галактик за останні 9 млрд років. Такі чорні діри набирають масу за рахунок поглинання пилу, газу, зірок та інших чорних дір, але в гігантських еліптичних галактиках, в яких газ і пил закінчилися, вони мали припинити своє зростання. Однак порівняння далеких і близьких еліптичних галактик показало, що надмасивні чорні діри в їхньому центрі продовжують набирати масу за рахунок якогось іншого механізму. І якщо це енергія вакууму, то вони сприяють розширенню Всесвіту, нарощуючи принаймні свою масу — цей процес назвали «космологічним зв’язком».
Автори дослідження стверджують, що запропонована ними модель відрізняє високу точність – вона не вимагає введення нових елементів у існуючі моделі, а пропонує закривати прогалини чорними дірами, як і передбачала загальна теорія відносності Ейнштейна. Крім того, сучасні моделі припускають, що чорні діри містять так звану сингулярність – точку, в якій порушуються закони фізики. Тому для їх опису або знаходять якісь обхідні шляхи, або кажуть, що моделі неповні. Якщо ж чорні діри справді містять енергію вакууму, то сингулярностями можна більше не оперувати, і це може стати великим проривом у формуванні наукової картини світу. Але підтвердження нової моделі вимагатиме подальших досліджень та спостережень.
Результати дослідження вчені виклали у наукових журналах The Astrophysical Journal та The Astrophysical Journal Letters.
Джерело: New Atlas
