Lubang hitam mungkin menjadi sumber energi gelap misterius yang membentuk sebagian besar alam semesta

Lubang hitam dapat menjelaskan bentuk energi misterius yang membentuk sebagian besar alam semesta, menurut para astronom. Keberadaan “energi gelap” telah disimpulkan dari pengamatan bintang dan galaksi, tetapi tidak ada yang bisa menjelaskan apa itu, atau dari mana asalnya.

Hal -hal, atau materi, yang membentuk dunia yang akrab di sekitar kita hanya 5% dari segala sesuatu di alam semesta. 27% lainnya adalah materi gelap, rekan bayangan materi biasa yang tidak memancarkan, memantulkan atau menyerap cahaya. Namun, sebagian besar kosmos – sekitar 68% – adalah energi gelap.

Bukti baru bahwa lubang hitam bisa menjadi sumber energi gelap dijelaskan dalam makalah ilmiah yang diterbitkan dalam The Astrophysical Journal Letters. Studi ini adalah karya 17 astronom di sembilan negara dan dipimpin oleh University of Hawaii. Kolaborasi ini termasuk para peneliti di Inggris, yang berbasis di STFC Ral Space, The Open University, dan Imperial College London.

Mencari melalui data yang mencakup sembilan miliar tahun sejarah kosmik, para astronom telah mengungkap bukti pertama “kopling kosmologis”, yang berarti bahwa pertumbuhan lubang hitam dari waktu ke waktu terkait dengan perluasan alam semesta itu sendiri.

Gagasan bahwa lubang hitam mungkin mengandung sesuatu yang disebut energi vakum (manifestasi energi gelap) tidak terlalu baru dan pada kenyataannya dibahas secara teoritis sejauh tahun 1960 -an. Tetapi karya terbaru ini mengasumsikan energi ini (dan karena itu massa lubang hitam) akan meningkat seiring waktu ketika alam semesta mengembang sebagai akibat dari kopling kosmologis.

Tim menghitung berapa banyak energi gelap di alam semesta dapat dikaitkan dengan proses ini. Mereka menemukan bahwa lubang hitam berpotensi menjelaskan jumlah total energi gelap yang kita ukur di alam semesta saat ini. Hasilnya dapat menyelesaikan salah satu masalah paling mendasar dalam kosmologi modern.

Ekspansi cepat

Alam semesta kami dimulai dengan ledakan besar sekitar 13,7 miliar tahun yang lalu. Energi dari ledakan ruang dan waktu ini menyebabkan alam semesta berkembang dengan cepat, dengan semua galaksi terbang menjauh satu sama lain. Namun, kami berharap bahwa ekspansi ini secara bertahap akan melambat karena efek gravitasi pada semua barang dalam kosmos.

Ini adalah versi alam semesta yang kami pikir kami tinggali hingga akhir 1990 -an, ketika teleskop ruang angkasa Hubble menemukan sesuatu yang aneh. Pengamatan bintang -bintang yang meledak jauh menunjukkan bahwa, di masa lalu, alam semesta sebenarnya berkembang lebih lambat dari sekarang.

Jadi perluasan alam semesta belum melambat karena gravitasi, seperti yang dipikirkan semua orang, tetapi sebaliknya telah berakselerasi. Ini sangat tidak terduga dan para astronom berjuang untuk menjelaskannya.

Untuk menjelaskan hal ini, diusulkan bahwa “energi gelap” bertanggung jawab untuk mendorong hal -hal lebih kuat daripada gravitasi menyatukan hal -hal. Konsep energi gelap sangat mirip dengan konstruk matematika yang diusulkan Einstein tetapi kemudian dibuang – “konstanta kosmologis” yang bertentangan dengan gravitasi dan menjaga alam semesta dari runtuh.

Ledakan bintang

Tapi apa itu energi gelap? Solusinya, tampaknya, mungkin terletak pada misteri kosmik lain: lubang hitam. Lubang hitam umumnya lahir ketika bintang -bintang besar meledak dan mati di ujung kehidupan mereka. Gravitasi dan tekanan dalam ledakan kekerasan ini menekan sejumlah besar material menjadi ruang kecil. Misalnya, seorang bintang tentang massa yang sama dengan matahari kita akan terjepit ke dalam ruang hanya beberapa puluh kilometer.

Tarikan gravitasi lubang hitam begitu kuat sehingga bahkan cahaya tidak dapat menghindarinya – semuanya tersedot. Di tengah lubang hitam adalah tempat yang disebut singularitas, di mana materi dihancurkan ke titik kepadatan yang tak terbatas. Masalahnya adalah bahwa singularitas adalah konstruksi matematika yang seharusnya tidak ada.
Galaksi Andromeda

Lubang hitam yang terletak di pusat -pusat galaksi jauh lebih besar daripada yang lahir ketika bintang -bintang mati dengan keras. Lubang hitam “supermasif” galaksi ini dapat menimbang jutaan hingga miliaran kali massa Matahari kita.

Semua lubang hitam bertambah ukuran dengan mengumpulkan materi, dengan menelan bintang -bintang yang terlalu dekat, atau dengan menggabungkan dengan lubang hitam lainnya. Jadi kami berharap mereka menjadi lebih besar seiring bertambahnya usia alam semesta.

Dalam koran terbaru, tim melihat lubang hitam supermasif di pusat -pusat galaksi dan menemukan bahwa lubang hitam ini mendapatkan misa lebih dari miliaran tahun.

Rethink radikal

Tim membandingkan pengamatan galaksi elips, yang tidak memiliki pembentukan bintang, di masa lalu dan saat ini. Galaksi yang mati ini telah menggunakan semua bahan bakar mereka sehingga setiap peningkatan massa lubang hitam mereka selama ini tidak dapat dianggap berasal dari proses normal yang dengannya lubang hitam tumbuh dengan mengumpulkan materi.

Sebaliknya, tim mengusulkan bahwa lubang hitam ini sebenarnya mengandung energi vakum dan bahwa mereka “digabungkan” dengan perluasan alam semesta, sehingga mereka meningkat dalam massa saat alam semesta mengembang.

Model ini dengan rapi memberikan kemungkinan asal untuk energi gelap di alam semesta. Ini juga menghindari masalah matematika yang mempengaruhi beberapa studi lubang hitam, karena menghindari kebutuhan akan singularitas di pusat.

Tim juga menghitung berapa banyak energi gelap di alam semesta dapat dikaitkan dengan proses penggabungan ini. Mereka menyimpulkan bahwa akan mungkin bagi lubang hitam untuk memberikan jumlah energi vakum yang diperlukan untuk memperhitungkan semua energi gelap yang kita ukur di alam semesta saat ini.

Ini tidak hanya akan menjelaskan asal usul energi gelap di alam semesta tetapi juga akan membuat kita secara radikal memikirkan kembali pemahaman kita tentang lubang hitam dan peran mereka dalam kosmos.

Lebih banyak pekerjaan yang perlu dilakukan untuk menguji dan mengkonfirmasi ide ini, baik dari pengamatan langit dan dari teori. Tapi akhirnya kita mungkin melihat cara baru untuk menyelesaikan masalah energi gelap.