Какво, ако тъмната енергия се създава при колабиране на звездите в черни дупки?

[scaner]

Как би изглеждала вселената, ако в черните дупки материята освен да създава сингуларности, създава и високоенергизиран вакуум, под формата на тъмна енергия? Тази интересна хипотеза изведнъж решава много от наблюдаемите проблеми в съвременната атрофизика:  ускоряването на разширението на вселената се свързва със звездната история, проблемът с "напрежението на Хъбъл" (свързан с различните стойности на константата на Хъбъл при измерване чрез реликтовият фон и стандартните свещи 1а свръхнови), чак до масата на неутриното. Статията е от OffNews. 

Произвеждащи тъмна енергия черни дупки определят масата на неутриното

Ново проучване показва, че ако се третират черните дупки като мехурчета от тъмна енергия, така може да се съгласуват космологичните данни с измерените маси на неутриното - частиците-призраци.

Изследването, използващо инструмента за спектроскопия на тъмната енергия (DESI), е публикувано в Physical Review Letters от международен екип, ръководен от Университета на Мичиган.

То предполага, че материята, превърната в тъмна енергия чрез звезден колапс, съгласува космологията с наземните експерименти с неутрино. Този модел на космологично свързана черна дупка (CCBH) не само възстановява положителни маси на неутрино, но и намалява напрежението в други дългогодишни загадки, включително константата на Хъбъл.

За загадката на разширението има нова хипотеза

Но откъде идва връзката с неутрино, „частиците-призраци“, които незабелязано преминават през всеки квадратен сантиметър от тялото ви с милиарди в секунда?

Всъщност има три вида материя: обикновена материя (наричана още барионна материя), тъмна материя и неутрино. Известно е, че неутриното има малка маса, но големият въпрос е колко голяма е тази маса.

Сега се оказва, че моделът CCBH може да хвърли малко светлина върху това. Защото, ако все повече бариони във Вселената изчезват в черни дупки, които от своя страна произвеждат тъмна енергия, количеството бариони в локалната Вселена ще е намаляло в сравнение с количеството в ранната Вселена. И следователно, измервания като тези, извършени с DESI, могат да разкрият повече за текущото количество неутрино и следователно за тяхната маса.

В зависимост от две възможни стойности за плътността на скоростта на образуване на звезди (SFRD), те изчислиха общите маси на трите вида неутрино: Σmν < 0.149 eV и Σmν=0.106 eV.

Дълго време се смяташе, че тъмната енергия е константа, равномерен фон, който движи ускоряващото се разширяване на Вселената. Но нарастващите доказателства от тригодишното изследване на галактиките на DESI показват, че плътността на тъмната енергия еволюира с течение на времето.

Тази промяна кара физиците Кевин Крокър (Kevin Croker) от Университета на Аризона и Дънкан Фара (Duncan Farrah) от Университету на Хавай да предложат, че черните дупки могат да действат като резервоари на тъмна енергия. Когато звездите умират и колапсират, част от тяхната маса може да се превърне в енергизиран вакуум, а не в класически сингулярности.

Идеята е радикална, но проверима. Когато изследователите сравняват подробните карти на струпването на галактики на DESI с тази CCBH рамка, те откриват, че моделът не само отговаря на данните, но и решава очевиден проблем: оценките на масата на неутрино, които преди това изглеждаха отрицателни или несъвместими с лабораторните резултати.

Да направим неутриното отново физическо

Неутриното са неуловими частици, които преминават през материята почти незабелязано. Експерименти с осцилации на Земята показват, че те имат маса, но космологичните изследвания често дават резултати, които предполагат нулева или дори отрицателна маса.

Чрез включването на преобразуването на материя в тъмна енергия, моделът CCBH естествено намалява броя на барионите с течение на времето, освобождавайки място в материйния бюджет на Вселената за неутрино, за да приемат реалистични положителни стойности.

При CCBH напрежението изчезва, което води до сумирани маси на неутриното около 0,05–0,10 електронволта, което е в съответствие с експерименталните долни граници.

Допълнителни ползи от модела CCBH

Интерпретацията на CCBH носи няколко предимства отвъд физиката на неутриното. Моделът CCBH:

• Свързва космическото ускорение със звездната еволюция, тъй като производството на тъмна енергия проследява скоростта на образуване на звезди;
• Повишава сегашната честота на Хъбъл, намалявайки разликата между космологичните измервания и измерванията, базирани на свръхнови;
• Предоставя естествено обяснение за наблюдаваното количество тъмна енергия: никаква преди звездите, след това растеж заедно с производството на звезди.

Изследователите смятат, че макар проучването да е обещаващо, ще са необходими повече данни, строг анализ и по-широко разглеждане, за да се определи дали този модел може да се превърне в нова парадигма за обяснение на нашата Вселена.

Основни констатации

• Размер на извадката: DESI Data Release 2, включително над 14 милиона спектъра на галактики и квазари.
• Продължителност: Три години наблюдения от телескопа Mayall в Националната обсерватория Kitt Peak, Аризона.
• Модел: Космологично свързани черни дупки (CCBH), където колапсиращи звезди преобразуват материята в тъмна енергия.
• Маса на неутрино: Положителни сумирани маси, ∑mν = 0,106+0,050−0,069 eV (Madau SFRD) и ∑mν < 0,149 eV (Trinca SFRD) при 95% доверие.
• Местоположение: Сътрудничеството DESI, ръководено от Националната лаборатория "Лорънс Бъркли", с ключов принос от Мичиганския университет, Аризонския държавен университет и Хавайския университет.
• Безопасност: Наблюдателно и теоретично проучване, без рискове за хората или околната среда.

Проучването DESI, съчетано със смела нова интерпретация на черните дупки като мехурчета от тъмна енергия, разрешава критично несъответствие в космологията: масите на неутрино, които изглеждаха нефизични, сега съвпадат с лабораторните резултати.

Констатациите също така облекчават напрежението на Хъбъл и предлагат рамка, където космическото ускорение е свързано със звездната история. Дали CCBH ще се превърне в нова парадигма зависи от бъдещи данни и проучване, но засега предлага поразително съгласувана картинa.

Справка: S. P. Ahlen et al, Positive Neutrino Masses with DESI DR2 via Matter Conversion to Dark Energy, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/yb2k-kn7h

Източник: Dark Energy Black Holes Help Explain Neutrino Masses, University of Michigan