Количество доказательств существования темной энергии в черных дырах продолжает расти.

Использование спектроскопического инструмента для изучения темной энергии помогает ученым исследовать процесс, который можно назвать «обратным Большим взрывом».

Согласно одной из популярных моделей инфляционной Вселенной, около 14 миллиардов лет назад, в начале Большого взрыва, загадочная энергия вызвала резкое расширение молодой Вселенной, что привело к образованию всей материи, которую мы видим сегодня.

Эта энергия имеет схожие характеристики с темной энергией, которая сейчас является самой большой загадкой современной космологии. В частности, темная энергия составляет около 70% всей материи и энергии во Вселенной, однако ученые до сих пор не могут точно объяснить, что это такое.

«Если задаться вопросом: «Где мы можем наблюдать столь же мощное гравитационное воздействие, как в начальные моменты Вселенной?», то ответ будет — в центре черных дыр», — утверждают ученые. — «Возможно, что то, что произошло во время инфляции, происходит в обратном порядке: материя массивных звезд снова превращается в темную энергию в процессе гравитационного коллапса — как своего рода уменьшенный Большой взрыв, только в обратном направлении».

Новое исследование, опубликованное в Журнале космологии и физики астрочастиц, приводит новые доказательства в поддержку этого сценария, используя данные, полученные с помощью спектроскопического инструмента темной энергии. Устройство DESI включает 5000 роботизированных детекторов, установленных на телескопе Мэйолл в Национальной обсерватории Китт-Пик, расположенной на территории народа Тохоно О'одхам.

«Если черные дыры действительно содержат темную энергию, это может привести к тому, что они будут «связаны» с расширяющейся Вселенной и расти вместе с ней, способствуя ускорению её роста», — говорят исследователи. «Мы не можем напрямую исследовать этот процесс, но уже видим доказательства того, что он происходит».

Данные первого года наблюдений, собранных инструментом DESI в рамках пятилетнего проекта, предоставляют убедительные доказательства того, что плотность темной энергии увеличивается с течением времени. По мнению ученых, это дает веские аргументы в пользу того, что темная энергия связана с процессами, происходящими в черных дырах. Увеличение плотности темной энергии в космосе в какой-то степени совпадает с увеличением числа и массы черных дыр.

Для того чтобы подтвердить связь между темной энергией и черными дырами, ученые использовали данные о десятках миллионов далеких галактик, измеренные с помощью DESI. Это устройство может заглядывать в прошлое на миллиарды лет и собирать информацию, позволяющую с высокой точностью определять скорость расширения Вселенной. Эти данные, в свою очередь, дают возможность исследовать, как изменяется количество темной энергии во времени.

Сравнив эти данные с количеством черных дыр, образовавшихся в результате гибели крупных звезд за всю историю Вселенной, команда пришла к интересным выводам.

«Мы обнаружили, что эти два явления — смерть массивных звезд и увеличение количества темной энергии — происходят одновременно. Это поднимает вероятность того, что черные дыры действительно являются источником темной энергии», — отмечают ученые.

Это исследование дополняет растущее число научных работ, посвященных космологической роли черных дыр. В одном из исследований 2023 года обсуждается возможное взаимодействие темной энергии и сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Этот отчет побудил другие исследовательские группы искать аналогичные эффекты в других частях Вселенной.

«Эти работы рассматривают связь между темной энергией и черными дырами через скорость их роста. Новое исследование же связывает темную энергию с черными дырами через время их возникновения», — говорят ученые.

Главное отличие новой работы заключается в том, что многие из исследованных черных дыр моложе тех, которые анализировались в предыдущих исследованиях. Эти черные дыры возникли в период, когда звездообразование в галактиках было уже активным, а не только начиналось.

«Этот процесс происходил гораздо позже в истории Вселенной, и это подтверждается последними наблюдениями, полученными с помощью космических телескопов Хаббл и Джеймс Уэбб», — говорят исследователи.

Следующий вопрос, который предстоит изучить ученым, — это местоположение этих черных дыр и их движение в течение последних 8 миллиардов лет. В настоящее время исследователи активно работают над уточнением этих данных.

«Наука продолжает требовать новых возможностей для наблюдений и исследований, и теперь, когда инструмент DESI доступен для использования, изучение темной энергии только начинается», — добавляют ученые.

Это исследование открывает новые перспективы для более глубокого понимания темной энергии, независимо от того, подтверждает ли оно гипотезу о связи черных дыр с темной энергией.

«Вне зависимости от того, что принесут дальнейшие исследования, текущее открытие представляет собой значительный шаг вперед в изучении темной энергии», — заключают ученые.

«Вопрос о том, связаны ли черные дыры с темной энергией, перестал быть лишь теоретической гипотезой и стал предметом активных экспериментальных исследований».