新觀察結果分析,暗示黑洞為暗能量來源

作者 | 發布日期 2023 年 02 月 18 日 11:40 | 分類 天文 line share follow us in feedly line share
新觀察結果分析,暗示黑洞為暗能量來源


「暗能量」是天文學家觀察恆星、星系後推斷出來的存在,正在推動宇宙加速膨脹,但沒人能解釋它實際是什麼、來自哪裡。而最近夏威夷大學馬諾阿分校團隊研究指出,黑洞很可能是神祕暗能量的來源。

目前理論表明黑洞透過 2 種方式獲得質量:吸積氣體、與其他黑洞合併,然而新研究對巨大橢圓星系黑洞質量的測量表明,黑洞增長速度超過預期,但與愛因斯坦引力理論預測的現象一致,可能代表我們無須靠其他新物理學來解釋暗能量,黑洞與愛因斯坦的引力論結合就是暗能量來源。

上個世紀,天文學家發現宇宙正以前所未有的速度膨脹,為了解釋這現象,科學家提出宇宙存在強大到足以抵消引力本身的東西:暗能量,包含能將宇宙一切事物推得更遠的真空能量(Vacuum energy)。

但暗能量要抗衡宇宙坍縮,必須以巨大數量存在宇宙中,不解的是暗能量到現在仍無處可尋。現在,新研究似乎找到暗能量隱藏的線索。

古老黑洞質量增長超過預期

橢圓星系通常已結束新恆星孕育階段且耗盡物質,意即不再有東西可以供養星系中心的超大質量黑洞,按理我們不會看到黑洞質量再增加。但當夏威夷大學馬諾阿分校物理學家 Duncan Farrah 團隊研究一個演化了 90 億年的超大黑洞質量時,卻發現該黑洞在橢圓星系耗盡氣體後很長一段時間仍持續增長,90 億年來增長了 7~20 倍,比預期的吸積或合併結果還要多。

長期以來,一派理論表明黑洞包含真空能量,而研究人員注意到隨時間推移,黑洞質量增加的速度與宇宙膨脹速度大致相同,這是宇宙學耦合的第一個證據,表明黑洞增長可用真空能量解釋。

當然,這些說法也被部分天文學 / 天體物理學界專家質疑,他們指出該結論建立在「中央黑洞質量與星系內恆星質量存在普遍關係,可以隨任何時間推移而演變」的假設之上,而且一個純粹的暗能量球體如何穩定也是個問題。眾所周知,暗能量占宇宙質能 70%,但黑洞只是比例不到 5% 的普通物質一小部分,不明白這些物體與暗能量有什麼關係。

更多人則抱持觀望態度,認為這是個有趣的可能性,若要證實黑洞為暗能量來源,必須有更多證據浮上檯面;假如黑洞和暗能量聯繫在一起,也可能會在宇宙產生其他可見互動結果,不過目前都不確定有哪些。

相關論文發表在《天文物理期刊》(Astrophysical Journal)、《天文物理期刊通訊》(Astrophysical Journal Letters)。

(首圖來源:pixabay

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