Brakujący składnik Wszechświata może powstawać we wnętrzu czarnych dziur. To zaskoczyło fizyków

W tym artykule:

1. Dlaczego Wszechświat powiększa się coraz szybciej?
2. Co kryje się we wnętrzu czarnych dziur?
3. Dlaczego czarne dziury w nieaktywnych galaktykach nadal rosną?
4. Kontrowersyjna teoria dotycząca ciemnej energii

Z czego składa się kosmos? Zwykła materia, z której zbudowane jest Słońce, nasza planeta i my sami, stanowi zaledwie 5 proc. Wszechświata. Kolejne 27 proc. przypada na ciemną materię. Ciemna materia to odpowiednik tej zwykłej, który jednak nie emituje, absorbuje ani nie odbija światła.

Co z pozostałymi 68 proc.? Tyle przypada na najbardziej tajemniczy składnik kosmosu – ciemną energię. Nie wiadomo w ogóle, czym ona jest. Jednak znamy efekt jej obecności. Gdyby nie ciemna energia, kosmos rozszerzałby się coraz wolniej. Tymczasem jest odwrotnie: od lat 90. poprzedniego wieku wiemy, że ekspansja Wszechświata przyspiesza.

Dlaczego Wszechświat powiększa się coraz szybciej?

Dlaczego tak się dzieje? Odpowiedź sprowadza się do stwierdzenia, że w kosmosie musi przybywać pewnej hipotetycznej energii. Ponieważ jest jej coraz więcej, jej wpływ działa przeciwnie do grawitacji, przyciągającej do siebie gwiazdy i galaktyki.

Czy istnieją ciemne galaktyki? Naukowcy twierdzą, że właśnie odkryli pierwszą z nich

Galaktykę, która w ogóle nie emituje światła widzialnego, wypatrzyli astronomowie z Chińskiej Akademii Nauk w Pekinie. To najprawdopodobniej tzw. ciemna galaktyka karłowata, która składa s...

Matematyczny opis tego tajemniczego czynnika przedstawił już Albert Einstein. W 1917 r. wielki uczony doszedł do wniosku, że w kosmosie musi istnieć jakaś siła, która przeciwstawia się grawitacji. W jego teorii ten czynnik został wprowadzony pod postacią tzw. stałej kosmologicznej. Jej obecność równoważyła grawitację i powodowała, że Wszechświat się nie zapadał.

Później Einstein wycofał się z tego pomysłu. Gdy jednak obserwacje prowadzone z pomocą Teleskopu Hubble’a wykazały, że tempo rozszerzania się kosmosu rośnie, a nie maleje, koncepcja tajemniczej ciemnej energii powróciła.

Co kryje się we wnętrzu czarnych dziur?

Skąd się bierze ciemna energia? W najnowszym numerze czasopisma naukowego „The Astrophysical Journal Letters” pojawiła się zupełnie nowa i bardzo kontrowersyjna odpowiedź na to pytanie. Według międzynarodowego zespołu naukowców ciemna energia powstaje we wnętrzu czarnych dziur.

– Proponujemy teorię zakładającą, że źródłem ciemnej energii są czarne dziury – powiedział dla „Guardiana” Duncan Farrah, astronom z Uniwersytetu Hawajów. – Ciemna energia powstaje, kiedy zwykła materia jest ściskana w czasie grawitacyjnego kolapsu ogromnych gwiazd – dodał uczony.

Dlaczego czarne dziury w nieaktywnych galaktykach nadal rosną?

Naukowcy doszli do tego wniosku, porównując dwa rodzaje galaktyk. W młodych galaktykach, ciągle aktywnych, cały czas powstają nowe gwiazdy. W rezultacie tamtejsze czarne dziury rozrastają się i mają coraz większe masy. Z kolei w starych galaktykach, nieaktywnych, nie zachodzą już procesy gwiazdotwórcze. Nie ma w nich wiele materii, którą mogłyby pochłaniać czarne dziury. A zatem ich masa nie powinna przyrastać.

Obserwacje wykazały jednak co innego. Naukowcy spostrzegli, że czarne dziury w nieaktywnych galaktykach są od siedmiu do dwudziestu razy cięższe, niż wynika z teorii. Wskazuje to, że musi istnieć jakiś proces, wyjaśniający ich powiększanie się. Zdaniem badaczy, mogłoby nim być powstawanie we wnętrzu czarnych dziur ciemnej energii, sprzężone z rozszerzaniem się Wszechświata.

Kontrowersyjna teoria dotycząca ciemnej energii

Hipoteza ta jest przełomowa. Jej zwolennicy podkreślają, że po raz pierwszy udało się połączyć teorię czarnych dziur i ciemnej energii z faktycznymi obserwacjami kosmosu. Zwracają też uwagę, że teoria ta, jako pierwsza, wyjaśnia, skąd ciemna energia się bierze.

Powstała największa i najdokładniejsza mapa Wszechświata. Gromadzi dane z 20 lat

Po 20 latach badań i analizie 4 milionów galaktyk i kwazarów astrofizycy z 30 różnych instytucji naukowych stworzyli trójwymiarową mapę znanego Wszechświata.

Krytycy z kolei uważają pomysł łączący czarne dziury i ciemną energię za co najmniej kontrowersyjny. Hipoteza nadal nie wyjaśnia, czym ciemna energia w ogóle miałaby być. Co więcej, wprowadza spore zamieszanie do pojmowania funkcji czarnych dziur w kosmosie. Jak jednocześnie miałyby być źródłem potężnych oddziaływań grawitacyjnych oraz siły przyspieszającej ekspansję?

– Istnieje wiele kontrargumentów, wymagających odpowiedzi. I faktów, które należałoby wyjaśnić, jeśli ta hipoteza ma przetrwać dłużej niż kilka miesięcy – zauważył dla „Guardiana” Vitor Cardoso, profesor fizyki z Instytutu Nielsa Bohra w Kopenhadze.

Źródła: The Conversation, The Astrophysical Journal Letters.

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com