לפי תיאוריית היקום האינפלציוני הרווחת, ממש בתחילת המפץ הגדול, אנרגיה מסתורית הניעה התרחבות אקספוננציאלית של יקום התינוק וייצרה את כל החומר הידוע. אותה אנרגיה עתיקה חלקה תכונות מפתח של האנרגיה האפלה של היקום הנוכחי. אם תשאלו את עצמכם את השאלה, 'היכן ביקום המאוחר יותר אנו רואים את כוח הכבידה חזק כפי שהיה בתחילת היקום?' התשובה נמצאת במרכזם של חורים שחורים. יתכן שמה שקרה במהלך האינפלציה פועל הפוך, החומר של כוכב מסיבי הופך שוב לאנרגיה אפלה במהלך קריסת כבידה - כמו 'מפץ גדול קטן שיחק הפוך'. מחקר חדש מחזק את התרחיש הזה עם נתונים עדכניים מה-מכשיר ספקטרוסקופי באנרגיה כהה(DESI).
מבט על דיסקית ההצטברות סביב החור השחור הסופר-מסיבי, עם מבנים דמויי סילון הזורמים הרחק מהדיסק. המסה הקיצונית של החור השחור מכופפת את המרחב בזמן, ומאפשרת לראות את הצד הרחוק של דיסק ההצטברות כתמונה מעל ומתחת לחור השחור. קרדיט תמונה: מעבדת תקשורת מדע, DESY.
"אם חורים שחורים מכילים אנרגיה אפלה, הם יכולים להתחבר ולצמוח עם היקום המתרחב, ולגרום לצמיחתו להאיץ", אמר ד"ר קווין קרוקר, אסטרונום מאוניברסיטת אריזונה סטייט.
"אנחנו לא יכולים לקבל את הפרטים של איך זה קורה, אבל אנחנו יכולים לראות ראיות שזה קורה".
הנתונים מהשנה הראשונה של הסקר המתוכנן לחמש שנים של DESI מראים עדויות מעוררות כי צפיפות האנרגיה האפלה גדלה עם הזמן.
זה מספק רמז משכנע התומך ברעיון הזה של מהי אנרגיה אפלה, מכיוון שהעלייה הזו בזמן תואמת את האופן שבו כמות ומסת החורים השחורים גדלה עם הזמן.
"כשהשתתפתי לראשונה בפרויקט, הייתי מאוד סקפטי", אמר פרופסור סטיב אהלן מאוניברסיטת בוסטון.
"אבל שמרתי על ראש פתוח לאורך כל התהליך וכשהתחלנו לעשות את החישובים הקוסמולוגיים, אמרתי, 'טוב, זה מנגנון ממש נחמד לייצור אנרגיה אפלה'."
כדי לחפש עדויות לאנרגיה אפלה מחורים שחורים, האסטרונומים השתמשו בעשרות מיליוני גלקסיות רחוקות שנמדדו על ידי DESI.
המכשיר מציץ מיליארדי שנים לעבר ואוסף נתונים שניתן להשתמש בהם כדי לקבוע באיזו מהירות היקום מתרחב בדיוק רב.
בתורו, ניתן להשתמש בנתונים אלה כדי להסיק כיצד כמות האנרגיה האפלה משתנה בזמן.
החוקרים השוו את הנתונים הללו לכמה חורים שחורים נוצרו בהתפוצצויות של כוכבים גדולים בהיסטוריה של היקום.
"שתי התופעות היו עקביות זו עם זו - ככל שנוצרו חורים שחורים חדשים במותם של כוכבים מסיביים, כמות האנרגיה האפלה ביקום עלתה בצורה הנכונה", אמר ד"ר דאנקן פארה, פיזיקאי מאוניברסיטת הוואי.
"זה הופך את זה לסביר יותר שחורים שחורים הם המקור לאנרגיה אפלה."
המחקר משלים גוף הולך וגדל של ספרות החוקרת את האפשרות של צימוד קוסמולוגי בחורים שחורים.
מחקר משנת 2023צימוד קוסמולוגי בחורים שחורים סופר מסיביים בתוך מרכזים גלקטיים.
מחקר זה עודד צוותים אחרים לחפש את ההשפעה של חורים שחורים בכל המקומות השונים בהם ניתן למצוא ביקום.
"המאמרים האלה חוקרים את הקשר בין אנרגיה אפלה לחורים שחורים לפי קצב הצמיחה שלהם", אמר ד"ר בריאן קרטרייט, אסטרופיזיקאי מ-Healthpeak Properties Inc. והיועץ הכללי לשעבר של רשות ניירות הערך האמריקאית.
"העיתון החדש שלנו מקשר בין חורים שחורים לאנרגיה אפלה עד שהם נולדים."
הבדל מרכזי במאמר החדש הוא שרוב החורים השחורים הרלוונטיים צעירים יותר מאלה שנבדקו בעבר.
החורים השחורים הללו נולדו בתקופה שבה היווצרות כוכבים - העוקבת אחר היווצרות חורים שחורים - הייתה בעיצומה, ולא רק התחילה.
"זה מתרחש הרבה יותר מאוחר ביקום, ומתקבל על ידי מדידות עדכניות של ייצור וצמיחה של חורים שחורים כפי שנצפו בטלסקופי החלל האבל ו-Webb", אמר פרופסור רוג'יר ווינדהורסט מאוניברסיטת אריזונה סטייט.
"השאלה הבאה היא היכן נמצאים החורים השחורים האלה, וכיצד הם נעים במשך 8 מיליארד השנים האחרונות. מדענים עובדים כדי להגביל את זה כרגע", אמר ד"ר קרוקר.
המדע דורש יותר אפיקי חקירה ותצפיות, ועכשיו כשDESI מקוון, החקר הזה אחר אנרגיה אפלה רק מתחיל.
"זה רק יביא יותר עומק ובהירות להבנתנו את האנרגיה האפלה, בין אם זה ממשיך לתמוך בהשערת החור השחור או לא", אמר פרופסור אהלן.
"אני חושב שכמאמץ ניסיוני, זה נפלא. יכול להיות שיש לך דעות מוקדמות או לא, אבל אנחנו מונעים על ידי נתונים ותצפיות".
לא משנה מה תצפיות עתידיות אלו מביאות, העבודה המתרחשת כעת מייצגת שינוי ימי בחקר האנרגיה האפלה.
"באופן עקרוני, האם חורים שחורים הם אנרגיה אפלה, יחד עם היקום שהם חיים בהם, הפסיק להיות רק שאלה תיאורטית. זו שאלה ניסיונית עכשיו", אמר פרופסור גרגורי טרלה מאוניברסיטת מישיגן.
הלִלמוֹדפורסם ב-כתב עת לקוסמולוגיה ופיזיקה של אסטרוחלקיקים.
_____
קווין ס. קרוקרet al. 2024. אבולוציית זמן האנרגיה האפלה של DESI משוחזרת על ידי חורים שחורים מקושרים קוסמולוגית.JCAP10: 094; doi: 10.1088/1475-7516/2024/10/094
מאמר זה הותאם מתוך מהדורה מקורית על ידי אוניברסיטת מישיגן.
