Вимірювання, проведені в старих галактиках, показують, що їхні надмасивні чорні діри зростають навіть тоді, коли в них перестає надходити звичайна речовина. Результати дослідження вчених були опубліковані у двох статтях у виданнях The Astrophysical Journal і The Astrophysical Journal Letters.
Особливий інтерес до чорних дір викликаний спробою зрозуміти їхній внутрішній устрій. Найконсервативніша гіпотеза говорить, що під горизонтом подій є точка, яка називається сингулярністю, де фізичні величини, що описують гравітаційне поле, стають або нескінченними, або невизначеними. Тож розуміння внутрішнього устрою чорних дір або відкриє нам двері в нову фізику, або закриє неправильну гіпотезу.
У 1990-х роках було виявлено, що розширення Всесвіту прискорюється, і всі об’єкти в космосі віддаляються один від одного завдяки розширенню простору, хоча гравітаційна взаємодія цьому перешкоджає: унаслідок цього надскупчення галактик так і залишаються разом завдяки своїй гравітації, а ось окремі надскупчення вже віддаляються одне від одного. Щоб пояснити явище, вчені запропонували ввести поняття темної енергії, яка “розсовувала” б простір і на великих масштабах виявилася сильнішою за гравітацію.
Ми живемо у спіральній галактиці, де зореутворення йде досить рівномірно. А важливою відмінністю еліптичних галактик є те, що в них зореутворення доволі швидко зупиняється: масивні зірки швидко завершують свій життєвий цикл, речовина в галактиці не переміщується так, щоб з’являлися нові області народження зірок. Тож ми бачимо тільки старі зірки невеликої маси, у яких життєвий цикл не закінчується вибухом наднової. Таке припинення зореутворення важливе в контексті надмасивних чорних дір, що знаходяться в центрах цих галактик. Виходить, що відсутній потік речовини, за рахунок якого могла б зростати їхня маса.
17 дослідників із дев’яти країн, очолюваних Гавайським університетом, до складу яких входять фізики Імперського коледжу Лондона і STFC RAL Space, розглядали еволюцію еліптичних галактик у межах 9 мільярдів років. Як і передбачалося, загальна маса зірок у цих галактиках залишалася незмінною, а ось маса надмасивних чорних дір збільшилася. За 9 мільярдів років – у розмірі від 7 до 20 разів.
Причому спостерігається зв’язок між зростанням маси надмасивних чорних дір і темпами розширення простору. Це показує, що виміряна кількість темної енергії у Всесвіті може бути пояснена вакуумною енергією чорних дір.
Це перше спостережуване свідчення того, що чорні діри зростають не так, як ми собі уявляли раніше, і влаштовані теж не так, як говорить найконсервативніша гіпотеза.
Звичайно ж, теоретики вже кілька десятиліть розробляють гіпотези іншого внутрішнього устрою чорних дір.
Завдяки спостереженню еволюції надмасивних чорних дір в еліптичних галактиках, науковці найвірогіднішою вважають гіпотезу, згідно з якою чорні діри ростуть за рахунок поглинання енергії вакууму. Підкреслимо, що в цьому припущенні немає місця сингулярності. Можливо, що темна енергія – це одна з форм енергії вакууму.
Потрібні нові дослідження, які підтвердять або спростують космологічний зв’язок між зростанням маси чорних дір і розширенням Всесвіту.
Є докази того, що рішення для чорних дір не працюють на дуже довгих часових масштабах. Це перша спостережна робота, в якій, виходячи із загальної теорії відносності, тільки чорні діри є носіями темної енергії. Однак, це не означає, що не були запропоновані інші джерела.
Дункан Фарра, астроном Гавайського університету