Новое исследование связывает черные дыры с темной энергией.

Наша Вселенная — загадочное место, наполненное удивительными явлениями, которые учёные пытаются понять. Среди этих загадок видное место занимают тёмная энергия и черные дыры. Тёмная энергия составляет около 70 % Вселенной, но остаётся одной из величайших загадок современной космологии. С другой стороны, черные дыры, небесные объекты с невероятной гравитацией, продолжают поражать воображение. Но какая связь между этими двумя, казалось бы, разными понятиями?

Тёмная энергия: загадочная сущность?

Тёмная энергия — это увлекательное и сложное понятие, обозначающее загадочную форму энергии, которая играет важную роль в составе космоса. Считается, что она составляет около 70 % Вселенной, что делает её важнейшим элементом нашего космологического понимания.

Открытая в 1990-х годах благодаря наблюдениям за сверхновыми типа Ia, тёмная энергия была идентифицирована как движущая сила, стоящая за ускорением расширения Вселенной. Точнее, считается, что эта космическая сила действует как отрицательное давление, оказывая влияние, противодействующее гравитационному притяжению между галактиками.

Такое парадоксальное поведение вызывает множество вопросов. Почему тёмная энергия составляет столь значительную часть Вселенной? Каковы её внутренние свойства и как она взаимодействует с обычной материей и энергией? Чем был бы космос без её стабилизирующего влияния? Несмотря на значительные достижения в области космологии, учёные по-прежнему сталкиваются с множеством вопросов о темной энергии, на которые нет ответов. Её происхождение, точная природа и эволюция во времени остаются загадками в центре современных астрофизических исследований. Что, если ключ к разгадке этой сущности — не что иное, как черные дыры?

Понимание черных дыр.

Черные дыры — это области пространства, где гравитация настолько сильна, что не позволяет материи или излучению вырваться наружу. Они образуются, когда массивные звезды разрушаются под собственным весом в конце своего жизненного цикла. В результате возникает гравитационное поле, которое может искажать время и пространство вокруг них. Их часто рассматривают как космические пылесосы, но они играют важную роль в динамике Вселенной и могут оказывать удивительное взаимодействие с другими космическими явлениями. В исследовании учёных из Мичиганского университета рассматривается интригующая теория о том, что черные дыры могут быть связаны с темной энергией.

Центральная идея исследования заключается в том, что во время гравитационного коллапса массивной звезды материя может превращаться в форму темной энергии, и это явление описывается как маленький Большой взрыв в обратном направлении. Таким образом, черные дыры могут быть не только точками невозврата, но и источниками темной энергии, влияющей на космическую эволюцию.

Для подтверждения этой гипотезы исследователи использовали данные спектроскопического прибора Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), который изучает миллиарды лет космической истории. Анализ показал, что плотность темной энергии увеличивается со временем. Наблюдая за образованием новых черных дыр в результате коллапса крупных звёзд, команда обнаружила корреляцию с увеличением темной энергии во Вселенной. Это указывает на то, что образование черных дыр может быть напрямую связано с накоплением темной энергии, что подкрепляет идею о взаимосвязи этих двух явлений.

Последствия и перспективы.

Это исследование открывает новые пути для понимания сложной природы темной энергии и её важнейшей роли во Вселенной. Пересмотрев черные дыры не только как космические пылесосы, но и как потенциальные проводники темной энергии, исследователи предлагают научному сообществу глубже изучить последствия этой смелой гипотезы.

Если черные дыры действительно способствуют увеличению количества темной энергии в космосе, это может поставить под сомнение наши современные теории космологии и гравитации, заставив нас пересмотреть такие устоявшиеся концепции, как Большой взрыв, образование галактик и ускорение расширения Вселенной. Это также может открыть новые пути для изучения взаимодействия этих явлений в космических масштабах, приближая нас к более целостному пониманию Вселенной и её тайн.

Источник: https://new-science.ru/novoe-i...

В.К. Ну вот, наконец-то подступили и к тёмной энергии. С тёмной материей, полагаю разобрались, ознакомившись с моими прошлыми постами на эти темы. Теперь постараемся разобраться и с тёмной энергией тем более, что уже и намётки появились в её понимании.

Ранее я уже писал, что при взаимодействии чёрных дыр, возникает поле причин и следствий, в котором и рождаются частицы, в дальнейшем и приводящие ко всему тому, что описывается как рождение галактик.

Однако, во вселенной всё связано между собой и даже, если обратиться к терминам квантовой механики, перепутано и вот именно эта связь всего со всем и позволила выдвинуть гипотезу о существовании некой тёмной энергии. И вот уже появились некоторые исследования, указывающие на этот факт.

В МФТИ узнали, может ли космологическая инфляция быть квантовым эффектом.

Учёные из России и Кореи провели теоретическое исследование трёх различных моделей ускоренного расширения ранней Вселенной. Они рассмотрели модели, в которых потенциал, вызывающий расширение, генерируется квантовыми эффектами. Оказалось, что первая модель может быть согласована с наблюдениями, а остальные две нет.

Инфляционные параметры для случая N = 70 раз расширений в e раз. Маркеры графика соответствуют различным значениям массы m, оценённым в безразмерных единицах. Штриховка отмечает область, которая согласуется с данными наблюдений / © Physics of Particles and Nuclei Letters.

Исследование опубликовано в Physics of Particles and Nuclei Letters. В последние годы учёные пытаются разгадать загадку космической инфляции — периода стремительного расширения нашей Вселенной в ранние моменты её существования. Проблема в том, что существующие теоретические модели не всегда соответствуют тем данным, которые мы получаем из наблюдений. Более того, оказывается непонятным происхождение тех потенциалов. с помощью которых удаётся описать инфляцию. Недавние исследования, о которых идёт речь в новой статье российских физиков, предлагают свежий взгляд на эту проблему, изучая различные модели, описывающие инфляцию и их соответствие наблюдаемым данным.

Учёные провели численный анализ трёх относительно простых моделей инфляции, каждую из которых характеризуют уникальные параметры. Результаты исследования показали, что первая модель, описывающая инфляцию с помощью скалярного поля с ненулевой массой и минимальным гравитационным взаимодействием, демонстрирует согласие с данными наблюдений при определённых условиях. Однако не все параметры в этой модели способны поддерживать данное соответствие.

Исследования показали, что вместе с тем, параметры, находящиеся ниже предела массы Планка, представляют самый интересный и многообещающий диапазон. В частности, особое внимание было уделено области малых значений массы и большому начальному значению скалярного поля, что указывает на необходимость дальнейших исследований в этой области.

Вторая модель описывает безмассовое скалярное поле, взаимодействующее с гравитацией неминимальным образом. Она пытается учесть вклад только от гравитации. Параметр N (количество е-фолдингов, то есть расширений в число е раз) имеет нижнюю границу в районе 50—60, что соответствует инфляционному расширению до стадии разогрева Вселенной. Полное количество е-фолдингов может быть и больше, в зависимости от рассматриваемой модели. Поэтому вторая модель не подходит (помимо сильной связи), т. к. она согласуется с наблюдательными данными только при N = 40. Это ставит под сомнение её способность решать проблемы горизонта и плоскости, которые стоят перед космологией.

Третья модель — это обобщение модели Колмана—Вайнберга для гравитации, которая также не совпадает с наблюдениями. Хотя она использует сложные параметры для описания эффективного потенциала и учитывает взаимодействие поля с самим собой, результаты показывают её несовпадение с данными наблюдений, что указывает на необходимость дальнейших усовершенствований и неприменимость этой модели в существующем виде.

«Рассмотренные нами модели являются минимальными модификациями общей теории относительности, что делает их простейшими естественными кандидатами на роль истинной теории космической инфляции, — рассказал Владимир Шмидт, ассистент кафедры высшей математики МФТИ. — Мы пришли к выводу, что первая модель отлично согласуется с наблюдениями при некоторых значениях параметров, а оставшиеся две нуждаются в модификации».

В рамках первой модели было рассмотрено четыре случая: инфляция, в которой вселенная N = 50 раз расширилась в число e (около 2,71828) раз, 60 раз, 64 раза и 70 раз.

В первую очередь исследователей интересовали параметры ns и r, которые играют ключевую роль в понимании инфляционного процесса и его влияния на формирование структуры Вселенной. Первый из них называется спектральным индексом, который представляет собой меру того, какие структуры (флуктуации плотности вещества в ранней вселенной) возникают чаще: более плотные или менее плотные. Значение его единица соответствует равномерному распределению структур. Если он меньше единицы, то крупные структуры возникают чаще, если больше, то реже. Оценить этот спектральный индекс можно, измеряя температуру реликтового излучения вселенной в разных точках неба и сопоставляя эти температуры между собой.

Второй из этих параметров называется тензорно-скалярным соотношением. Это отношение амплитуд гравитационных волн к плотностям материи, которые возникают вследствие инфляции. Он показывает, насколько сильно инфляционное расширение вселенной создаёт гравитационные волны по сравнению с тем, как их создаёт сама материя. Большое значение этого параметра означает, что космическая инфляция происходила в условиях, в которых на формирование вселенной огромную роль оказывают возникающие вследствие инфляции гравитационные волны. Если же этот параметр близок к нулю, то влиянием гравитационных волн можно пренебречь.

Оба параметра могут быть оценены с помощью данных наблюдений за реликтовым излучением. В результате моделирования оказалось, что при N = 70 для первой модели существуют значения параметров, при которых модель совпадает с наблюдениями. Оставшиеся две модели совсем не дали совпадения.

«Исследованные нами модели представляют собой любопытные примеры инфляционных сценариев, основанных на квантовых эффектах. Первая модель, в частности, демонстрирует обещающий подход к объяснению инфляции, основываясь на простых предположениях, при этом обеспечивая согласие с наблюдаемыми данными, — рассказал Андрей Арбузов, первый автор статьи, начальник сектора №5 Лаборатории теоретической физики имени Н.Н. Боголюбова ОИЯИ (Дубна). — Мы надеемся, что наши выводы будут способствовать дальнейшим исследовательским усилиям в области квантовой гравитации и расширят наше понимание космологических процессов».

Источник: https://naked-science.ru/artic...