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我們或許要揭開暗能量之謎了

我們仍未弄清構成宇宙絕大部分質量的暗能量和暗物質的真身。

佔總質量27的%暗物質先放下不表,宇宙中最多的成分——大約68%——是暗能量,沒有人能夠解釋它是什麼,或者它來自哪裏。

現在,根據最新一期《天體物理學雜誌快報》上的論文,第一次有證據顯示,黑洞可能是暗能量的來源。

這項研究由9個國家的17位天文學家合作完成,由夏威夷大學的團隊主導。包括來自英國 STFC RAL Space、開放大學和倫敦帝國理工學院的研究人員。

通過搜索跨越90億年宇宙歷史的數據,天文學家發現了「宇宙學耦合」的第一個證據,這意味着黑洞隨時間的增長與宇宙本身的膨脹有關。

黑洞可能包含真空能量(暗能量的表現)的想法並不新穎,事實上早在1960年代就在理論上進行了討論。

但最新研究提出,隨着宇宙膨脹,這種能量(以及黑洞的質量)因宇宙學耦合而會隨着時間的推移而增加。

該團隊計算了宇宙中有多少暗能量可歸因於這一過程,發現黑洞有可能解釋我們今天在宇宙中的暗能量總量。

這或許是現代宇宙學中最基本的問題(之一)的答案。

我們的宇宙始於大約137億年前的大爆炸。時空爆炸產生的能量導致宇宙迅速膨脹,所有星系都飛離彼此。

然而,由於引力對宇宙中所有物質的影響,我們預計膨脹速度會逐漸放緩——直到1990年代後期,哈勃太空望遠鏡發現了一些奇怪的東西。對遙遠爆炸恆星的觀察表明,宇宙其實在加速膨脹。

這無疑非常出乎意料,天文學家費勁心力想要去解釋它。

因此有人提出表現為(與萬有引力對應的)斥力的「暗能量」,更強烈地推動事物分離。

暗能量的概念與愛因斯坦提出但後來放棄的數學結構非常相似——一種對抗引力並防止宇宙坍縮的「宇宙學常數」。

但什麼是暗能量?

答案似乎在於另一個宇宙之謎:黑洞。

黑洞通常源於死去的大質量恆星。在恆星的生命末期,劇烈爆炸的過程中,重力和壓力將大量物質壓縮到一個狹小的空間內。例如,一顆與太陽質量相當的恆星,如果變成黑洞,則會被擠壓成只有幾十公里的規模。

黑洞的引力如此之大,以至於連光都無法逃脫。

位於星系中心的黑洞質量遠超通常的恆星。這些「超大質量」黑洞的質量可以達到太陽的數百萬到數十億倍。

所有黑洞都能通過吞噬周邊物質、吞噬距離太近的恆星或與其他黑洞合併來增長體積。所以我們預計它們會隨着時間流逝而變大。

但是在最新的論文中,研究團隊考察了星系中心的超大質量黑洞,發現這些黑洞的質量在數十億年中不斷增加。

該團隊比較了橢圓星系的現在與過去的觀察結果。這些星系在這段時間裏,只有很少的新恆星誕生。

因此星系中間的黑洞質量在這段時間內的任何成長,都不能歸因於黑洞吞噬的正常過程。

相反,這些黑洞實際上包含真空能量,並且它們與宇宙的膨脹「耦合」,因此它們的質量隨着宇宙的膨脹而增加。

他們提出了精巧的模型,還避開了影響某些黑洞研究的數學問題——奇點的存在性。

該團隊還計算了宇宙中有多少暗能量可歸因於這種耦合過程。

這不僅可以解釋宇宙中暗能量的起源,還可以讓我們從根本上重新思考我們對黑洞及其在宇宙中的作用的理解。

需要做更多的工作來測試和證實這個想法,無論是從觀察還是從理論。但我們或許會看到一種解決暗能量問題的新途徑。

責任編輯: 方尋  來源:煎蛋網 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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