Οι μαύρες τρύπες στο σύμπαν
Ευρωπαϊκό Πανεπιστήμιο Κύπρου: Συμμετοχή σε ανακάλυψη ότι οι μαύρες τρύπες συνδέονται με τη σκοτεινή ενέργεια στο σύμπαν
Ο Ανδρέας Ευσταθίου, Αστροφυσικός, Πρύτανης και Διευθυντής του Ερευνητικού Κέντρου Αρίσταρχος στο Ευρωπαϊκό Πανεπιστήμιο Κύπρου, συνεργάζεται με το Πανεπιστήμιο της Χαβάης και μια ομάδα 17 ερευνητών σε εννέα χώρες για να αναπτύξει μια περιγραφή των μαύρων τρυπών που συμφωνεί με τις παρατηρήσεις της περασμένης δεκαετίας.
Ψάχνοντας στα υπάρχοντα δεδομένα εννέα δισεκατομμυρίων ετών, οι ερευνητές ανακάλυψαν τα πρώτα στοιχεία «κοσμολογικής σύζευξης», ένα πρόσφατα προβλεπόμενο φαινόμενο στη θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν, δυνατό μόνο όταν οι μαύρες τρύπες τοποθετούνται μέσα σε ένα εξελισσόμενο σύμπαν.
Η ομάδα δημοσίευσε πρόσφατα δύο εργασίες, μία στο The Astrophysical Journal και την άλλη στο The Astrophysical Journal Letters, που μελέτησαν τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στις καρδιές αρχαίων και αδρανών γαλαξιών. Η πρώτη εργασία διαπίστωσε ότι αυτές οι μαύρες τρύπες αποκτούν μάζα σε δισεκατομμύρια χρόνια με τρόπο που δεν μπορεί εύκολα να εξηγηθεί από τυπικές διαδικασίες γαλαξιών και μαύρων τρυπών, όπως συγχωνεύσεις ή συσσώρευση αερίου. Η δεύτερη εργασία διαπιστώνει ότι η αύξηση της μάζας αυτών των μαύρων τρυπών ταιριάζει με προβλέψεις για μαύρες τρύπες που όχι μόνο συζευγνύουν κοσμολογικά, αλλά περικλείουν και ενέργεια κενού – υλικό που προκύπτει από τη συμπίεση της ύλης όσο το δυνατόν περισσότερο χωρίς να παραβιάζουν τις εξισώσεις του Αϊνστάιν.
Η εργασία δείχνει στη συνέχεια ότι η συνδυασμένη ενέργεια κενού των μαύρων τρυπών που παράγεται στους θανάτους των πρώτων αστεριών του σύμπαντος συμφωνεί με τη μετρούμενη ποσότητα σκοτεινής ενέργειας στο σύμπαν. «Στην πραγματικότητα λέμε δύο πράγματα ταυτόχρονα: ότι υπάρχουν ενδείξεις ότι οι τυπικές λύσεις μαύρης τρύπας δεν λειτουργούν σε μεγάλο χρονικό διάστημα, και έχουμε την πρώτη προτεινόμενη αστροφυσική πηγή για τη σκοτεινή ενέργεια: οι μαύρες τρύπες στη θεωρία του Αϊνστάιν είναι η σκοτεινή ενέργεια.», είπε ο Duncan Farrah, Αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο της Χαβάης και αρχιτέκτονας της μελέτης.
«Μπορείτε να σκεφτείτε μια συζευγμένη μαύρη τρύπα σαν ένα λάστιχο, που τεντώνεται μαζί με το Σύμπαν καθώς διαστέλλεται», είπε ο συν-συγγραφέας της μελέτης και θεωρητικός αστροφυσικός του Πανεπιστημίου της Χαβάης Kevin Croker. “ Καθώς τεντώνεται, η ενέργειά του αυξάνεται. Το E=mc2 του Αϊνστάιν μας λέει ότι η μάζα και η ενέργεια είναι ανάλογες, επομένως η μάζα της μαύρης τρύπας αυξάνεται επίσης.» συνέχισε ο Κρόκερ.
Αυτές οι νέες μετρήσεις, εάν υποστηρίζονται από περαιτέρω στοιχεία, επαναπροσδιορίζουν την κατανόησή μας για το τι είναι μια μαύρη τρύπα. Οι ερευνητές λένε ότι οι μελέτες τους παρέχουν ένα πλαίσιο για τους θεωρητικούς φυσικούς και αστρονόμους για περαιτέρω δοκιμή – και για την τρέχουσα γενιά πειραμάτων σκοτεινής ενέργειας όπως το Φασματοσκοπικό Όργανο Σκοτεινής Ενέργειας (Dark Energy Spectroscopic Instrument) και την Έρευνα Σκοτεινής Ενέργειας (Dark Energy Survey) – για να ρίξουν φως στην ιδέα. «Εάν επιβεβαιωθεί η κοσμολογική σύζευξη, αυτό θα σήμαινε ότι οι μαύρες τρύπες δεν αποσυνδέονται ποτέ τελείως από το σύμπαν μας, ότι συνεχίζουν να ασκούν σημαντική επιρροή στην εξέλιξη του σύμπαντος στο μακρινό μέλλον», δήλωσε ο καθηγητής και συνεργάτης του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, συν-συγγραφέας Gregory Tarlé.
Ο Ανδρέας Ευσταθίου συνέχισε, «Το ερώτημα της φύσης της σκοτεινής ενέργειας είναι ίσως το πιο σημαντικό αναπάντητο ερώτημα στη σύγχρονη φυσική. Είναι η πλειοψηφία, το 70% της ενέργειας του σύμπαντος. Και τώρα έχουμε επιτέλους παρατηρησιακές αποδείξεις για το από πού προέρχεται, γιατί το 70% και γιατί είναι εδώ τώρα. Είναι πολύ συναρπαστικό!”
———————————————————————
Farrah, D., Petty, S., Croker, K., Tarle, G., Zevin, M., Hatziminaoglou, E., … & Pitchford, L. K. (2023). A Preferential Growth Channel for Supermassive Black Holes in Elliptical Galaxies at z< 2. The Astrophysical Journal 943 133 https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acac2e
Farrah, D., Croker, K., Zevin, M., Tarle, G., et al. (2023). Observational evidence that black holes may contribute an astrophysical source of dark energy. The Astrophysical Journal Letters, in press https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/acb704
