Astronomie

Găurile negre ar putea fi cauza expansiunii Universului

De la încetinirea ceasurilor până la moartea stelelor, totul pare destinat să se oprească în cele din urmă. Există însă ceva foarte, foarte mare căruia nu pare să i se aplice deloc această soartă: Universul, care devine din ce în ce mai mare, în permanenţă.

Conform descrierilor noastre din fizică despre cum ar trebui să se comporte cosmosul, această expansiune a Universului ar trebui să încetinească. În schimb, măsurătorile arată că se accelerează, condusă fiind de o forță misterioasă cunoscută sub numele de energie întunecată.

Aşa cum susțin unii oameni de știință, există ceva în Univers care ar putea explica expansiunea accelerată a Universului: concentrațiile masive, dense și în creștere de materie pe care le numim găuri negre.

„Dacă găurile negre conțin energie întunecată, atunci ele se pot cupla și crește odată cu Universul în expansiune, determinând accelerarea creșterii acestuia.

Nu putem obține detalii despre cum se întâmplă acest lucru, dar putem vedea dovezi că acest lucru se întâmplă”, afirmă astrofizicianul Kevin Croker de la Universitatea de Stat din Arizona.

Nu știm ce este, dar calculele sugerează că orice este responsabil pentru expansiunea accelerată a Universului reprezintă aproximativ 70% din distribuția materie-energie a Universului.

Conform teoriei actuale, o perioadă timpurie de expansiune a Universului a fost inflația cosmică. Imediat după Big Bang, Universul a trecut de la nimic la ceva destul de mare într-o fracțiune de secundă. Apoi s-a mărit relativ lent pentru un timp, până acum aproximativ 5 miliarde de ani, atunci când expansiunea a devenit dominată de energia întunecată.

Expansiune Univers

O diagramă care arată cele două epoci distincte de expansiune accelerată. Credit: Coldcreation/Wikimedia Commons , CC BY-SA 3.0

Orice a făcut ca Universul să se mărească brusc, să-şi încetinească și apoi să-şi accelereze din nou expansiunea, a trebuit să învingă gravitația extremă dată de o materie cosmică compactă.

„Dacă vă întrebaţi: „Unde în Universul de mai târziu gravitația este la fel de puternică precum era la începutul Universului?” răspunsul se află în centrul găurilor negre.

Este posibil ca ceea ce s-a întâmplat în timpul inflației să funcționeze invers, materia unei stele masive să devină din nou energie întunecată în timpul colapsului gravitațional – ca un mic Big Bang inversat”, explică fizicianul Gregory Tarlé de la Universitatea din Michigan.

Ideea că găurile negre ar putea fi implicate în energia întunecată provine dintr-un concept relativ recent propus numit cuplare cosmologică, o propunere care rezultă din încercările de a rezolva ciudăţenia găurilor negre prin interpretări ale relativității generale.

Conform ipotezei, distorsiunile extreme ale spațiului asociate găurilor negre sunt legate sau cuplate de expansiunea Universului. Pe măsură ce Universul se măreşte, se măresc și găurile negre și pe măsură ce găurile negre se măresc, la fel crește și Universul.

Anul trecut, o echipă de cercetători a publicat o lucrare care demonstrează plauzibilitatea cuplării cosmologice prin studierea găurilor negre supermasive din centrele galaxiilor „moarte”. Acestea sunt galaxii care și-au epuizat combustibilul, atât pentru a forma stele noi, cât și pentru a alimenta creșterea găurii negre supermasive.

Orice mărire demonstrată a unor găuri negre din aceste galaxii nu ar putea fi, prin urmare, atribuită mecanismelor normale de creștere, ci cuplării cosmologice. Constatând că există într-adevăr semne de creștere, echipa a simțit că ideea lor a fost validată.

Într-o nouă lucrare, Croker și colegii săi au investigat legătura dintre găurile negre și energia întunecată – nu pe măsură ce gaura neagră se măreşte, ci atunci când se naște. Ei au folosit Dark Energy Spectroscopic Instrument (Instrumentul Spectroscopic de Energie Întunecată) pentru a studia rata de formare a găurilor negre din colapsul miezului stelelor masive la sfârșitul vieții lor, mult mai târziu în timpul vieții Universului decât atunci când s-au format găurile negre supermasive, și au comparat acest lucru cu expansiunea Universului.

„Cele două fenomene au fost în concordanță unul cu celălalt – pe măsură ce s-au format noi găuri negre din moartea stelelor masive, cantitatea de energie întunecată din Univers a crescut în mod corect.

Acest lucru face mai plauzibil faptul că găurile negre sunt sursa de energie întunecată”, susţine fizicianul Duncan Farrah de la Universitatea din Hawai’i.

Conform teoriei cuplării cosmologice, găurile negre transformă materia normală în energie întunecată. Calculele echipei nu numai că au reprodus o rată de expansiune a Universului în concordanță cu măsurătorile curente, dar oferă şi o explicație pentru o altă problemă: nu am reușit să găsim toată materia normală care ar trebui să fie în Univers.

Viteza de formare a găurilor negre oferă o rată de conversie a energiei întunecate care este în concordanță cu cantitatea de materie normală lipsă din Univers.

Lucrarea oferă cu ușurință soluții la mai multe întrebări fără răspuns, ceea ce o impune în rândul celor mai bune teorii pentru explicarea forței misterioase care provoacă expansiunea Universului.

„În principiu, întrebarea dacă găurile negre sunt energie întunecată, cuplată cu universul în care se află, nu mai este doar teoretică. Ea a devenit acum o întrebare ce trebuie studiată experimental”.

Cercetarea a fost publicată în Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Traducere după Black Holes Could Be The Mysterious Force Expanding The Universe

One thought on “Găurile negre ar putea fi cauza expansiunii Universului

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *