היקום עובר התפשטות מואצת. אנו קוראים למקור ההרחבה הזו- צורה מסתורית של אנרגיה החודרת ליקום כולו דוחקת מרחב-זמן זה מזה. אנחנו לא יודעים מהי אנרגיה אפלה אבל קיומה מאפשר לאסטרונומים להסביר כל כך הרבה תכונות של היקום. השערה חדשה מציעה מקור מוזר למדי של אנרגיה זו: חורים שחורים.
הרעיון הוא שחורים שחורים "מצמידים קוסמולוגית" - זה אומר שככל שהיקום מתרחב הם הולכים וגדלים. אבל זה יכול להיות גם הפוך: ככל שהם גדלים, היקום מתרחב. אנרגיה אפלה היא רק חומר, צורה של אנרגיה, שנוצרת כאשר יוצרים חור שחור. כאשר חור שחור זולל כוכב או פלזמה בין-כוכבית, הוא מייצר יותר אנרגיה אפלה. הרעיון אינו חדש, הוא למעשה הגיע מפיזיקה של חורים שחורים בשנות ה-60, הרבה לפני שהיה לנו מושג שהיקום עובר התפשטות מואצת.
זה בהחלט כמו דברים גבוליים. אנחנו לא יודעים הכל על מה שקורה כאן. אנחנו בעצם יודעים רק את הסקיצה של זה.
ד"ר קווין קרוקר
הצוות השתמש בנתונים מהמכשיר הספקטרוסקופי של אנרגיה אפלה, המאפשר לנו להעריך את גודל היקום בנקודות זמן שונות. החוקרים שילבו את הנתונים הללו עם קצב היווצרות הכוכבים הידוע בקוסמוס באותה תקופה ולאחר מכן השוו בין השניים.
"אנחנו רק מזינים את המידע הזה על היווצרות כוכבים לתרחיש הזה ואנחנו שואלים: בסדר, כמה גדול היקום לפי התרחיש הזה? אם ייצור החור השחור הוא למעשה ייצור אנרגיה אפלה והייצור של החור השחור הזה נבדק על ידי קצב היווצרות הכוכבים, אז באיזו מהירות היקום גדל?"ד"ר קווין קרוקר, מאוניברסיטת אריזונה סטייט, אמר ל-IFLScience.
מה שהם מצאו זה התאמה יפה בין צמיחת חורים שחורים להתפשטות היקום. מותם של כוכבים מסיביים יוצר חורים שחורים וכמות האנרגיה האפלה גוברת ביקום. זה אולי רק מתאם מסקרן, אבל יש לו כמה השלכות שהופכות אותו לאטרקטיבי עבור חברי הצוות.
הפתרון של חורים שחורים ככתמי אנרגיה אפלים פותר בעיה בחקר החורים השחורים מכיוון שהם לא צריכים להיות ייחודיות במרכזם. זה אתגר גדול לתורת היחסות הכללית. זה גם פותר מאיפה מגיעה אנרגיה אפלה, למרות שהצוות לא יודע איך ההמרה של חומר רגיל (הנקרא בריוני) בתוך חורים שחורים בעצם יוצרת אנרגיה אפלה.
אחרון חביב, זה פותר את- סוגיה באסטרונומיה שבה שיטות שונות מייצרות הערכות שונות של קצב ההתפשטות של היקום. מדידות של גלקסיות אומרות דבר אחד ומדידות מרקע המיקרוגל הקוסמי (CMB) - ההד של המפץ הגדול - אומרות דבר אחר.
בשיטת מרחק הגלקסיות, קצב ההתפשטות הוא 72.8 קילומטרים לשנייה למגה-פארסק. יחידת המידה הזו עשויה להיראות קצת מוזרה בהתחלה. המשמעות היא שאם שתי גלקסיות נמצאות במרחק של 1 מגה-פרסק (3.26 מיליון שנות אור), התפשטות היקום גורמת להן להיראות כאילו הן מתרחקות זו מזו במהירות של 72.8 ק"מ (45.2 מייל) לשנייה.
הערך מה-CMB, לעומת זאת, הוא 67.4 קילומטרים (41.9 מייל) לשנייה למגה-פארסק. אי הוודאות בכל ערך קטנה והן אינן חופפות, אבל אם אנרגיה אפלה מגיעה מחורים שחורים, אזי המדידה המופקת מה-CMB צריכה להתאים.
"אם אתה ממיר חומר בריוני לאנרגיה אפלה על ידי ייצור של חורים שחורים (מכיוון שחורים שחורים הם הדבר הזה של גוש האנרגיה האפל), אז קצב ההתפשטות שאתה מצפה מהמפץ הגדול הוא לא 67.4 [קילומטרים לשנייה למגה-פארסק] אבל זה בעצם 70. זה מקרב אותך הרבה יותר למדידת הזמן המאוחרת הזו", אמר ד"ר קרוקר ל-IFLScience.
קרוקר התחיל את העבודה הזו עם ג'ואל ויינר, מתמטיקאי לשעבר באוניברסיטת הוואי. הוא מודע לאתגרים של הרעיון הזה, כמו גם פתרונות אפשריים. בעוד להשערת החורים השחורים המזוהים הקוסמולוגית יש גיבוי תצפיתי, כשמדובר ביקום כולו, היא לא יכולה להסביר בקלות חורים שחורים שנצפו במחקר גלי כבידה ובצבירים כדוריים.
החורים השחורים של האנרגיה האפלה יפתרו בעיות עיקריות בקוסמולוגיה, אבל אולי הם לא מסבירים את כל התצפיות האסטרופיזיות של חורים שחורים. כיצד יפעלו החורים השחורים האלה באנרגיה אפלה? זו השאלה. אבל זה לא רק תיאורטי. הצוות בונה תיק כדי לחפש מה החורים השחורים של האנרגיה האפלה האלה עשויים לעשות ביקום.
"זה בהחלט כמו דברים גבוליים", הסביר ד"ר קרוקר. "אנחנו לא יודעים הכל על מה שקורה כאן. אנחנו בעצם מכירים רק את הסקיצה שלו, אבל יש מספיק סקיצה שזה יכול להיות סקיצה כמותית ואנחנו יכולים ללכת ונוכל לחפש את ההשפעות האלה”.
מאמר המתאר את התוצאות הללו מתפרסם ב-כתב עת לקוסמולוגיה ופיזיקה של אסטרוחלקיקים.
