Tamsioji energija iš supermasyvių juodųjų bedugnių? Fizikai svarsto radikalią idėją ()
Nauja teorija siekiama aprašyti vieną iš didžiųjų visatos paslapčių.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Praėjusią savaitę pasirodė tyrimas, teigiantis, kad kosmologų manymu, visatos plėtimąsi greitinanti paslaptinga „tamsioji energija“ gali kilti iš galaktikų centruose esančių supermasyvių juodųjų bedugnių (SMJB). Jei ši idėja pasitvirtins, toks ryšys galėtų susieti dvi paslaptingiausias fizikos koncepcijas — juodąsias bedugnes ir tamsiąją energiją — ir būti būti pastarosios šaltiniu, buvusiu po teoretikų nosimi ne vieną dešimtmetį. Tačiau kai kurie žymūs fizikos teoretikai tokią idėją vertina itin skeptiškai.
„Jų pasiūlymas man atrodo beprasmis,“ abejoja Robertas Waldas, fizikos teoretikas iš Čikagos universiteto, kurio specializacija yra Alberto Einšteino bendroji reliatyvumo teorija, gravitacijos supratimo standartą. Kitiems teoretikams toks radikalus teiginys atrodo labiau priimtinas — ne jeigu jis pasirodys esantis klaidingas. „Mane asmeniškai jis džiugina,“ sako astrofizikas Niayeshas Afshordis iš Perimeter teorinės fizikos instituto.
Iš pirmo žvilgsnio, juodosios bedugnės ir tamsioji energija neturi nieko bendro. Bendrojoje reliatyvumo teorijoje juodoji bedugnė yra grynas gravitacinis laukas, kuris toks stiprus, kad jo energija ir palaiko jo egzistavimą. Manoma, kad tokios įdomios pabaisos atsiranda, masyvioms žvaigždėms kolapsuojant į be galo mažą tašką, išorėje paliekant tik savo gravitacijos lauką. Manoma, kad milijonus ir milijardus už Saulę masyvesnės supermasyvios juodosios bedugnės tūno galaktikų šerdyse.
Tuo tarpu tamsioji energija yra paslaptingas, erdvę tempiantis ir visatos plėtimąsi spartinantis fenomenas. Teoretikų manymu, tamsioji energija gali būti kažkokio naujo lauko pasireiškimas, panašiai, kaip elektros laukas, arba tai galėtų būti fundamentali pačios erdvės savybė.
Tad, kaip šios dvi tamsybės gali būti kaip nors susijusios? Kvantinėje mechanikoje tuščioje erdvėje turėtų būti vadinamoji vakuumo energija. Manoma, ji pasklidusi visatoje ir veikia jėga, besipriešinančia gravitacijai, tad ji geriausia tamsiosios energijos kandidatė. 1966 metais, sovietų fizikas Erastas Glineris parodė, kad Einšteino lygtys irgi gali sukurti objektus, kurie stebėtojui iš šalies atrodys ir elgsis visiškai taip pat, kaip juodosios bedugnės — nors iš tiesų tai gigantiški vakuumo energijos rutuliai. Jei tokie objektai egzistuoja, tai reiškia, kad tamsioji energija gali būti ne tolygiai pasiskirsčiusi erdvėje, o susitelkusi konkrečiose vietose: tamsiųjų bedugnių viduje. Net ir apribota šiuose mazguose, tamsioji energija vis vien kurtų visatos erdvę tempiantį efektą.
Viena iš SMJB kaip tamsiosios energijos šaltinių idėjos pasekmių — jos turėtų būti susijusios su nuolatiniu erdvės plėtimusi visatai plečiantis ir jų masės turėtų atitinkamai kisti, sako astrofizikas Duncanas Farrahas iš Havajų universiteto, Manoa. „Jei visatos tūris padvigubėja, tas pats turėtų nutikti ir juodųjų bedugnių masei,“ prideda jis.
Tikrindami šią galimybę, Farrahas su kolegomis tyrė elipsines galaktikas, kurių centruose yra milijonus ar milijardus kartų už Saulę masyvesnės SMJB. Jie sutelkė dėmesį į galaktikas, kuriose tarp žvaigždžių nedaug dujų ar dulkių, iš kurių jų centrinės SMJB galėtų maitintis, tad jų masė per kosmoso istoriją neturėjo smarkiai pasikeisti.
Tačiau nagrinėdama elipsines galaktikas maždaug 9 milijardų metų laikotarpiu, komanda pastebėjo, kad visatos jaunystėje SMJB buvo daug mažesnės, lyginant su savo galaktikomis, nei dabartinėje visatoje, kas rodo, kad jų masė išaugo 7–10 kartų, praneša Farrahas su kolegomis The Astrophysical Journal.
Svarbiausia, kad SMJB padidėjo, o galaktikos – ne, pabrėžia Farrahas. Jeigu juodosios bedugnės būtų augusios greta esančių dujų ir dulkių sąskaita, iš šios materijos būtų susidarę daug naujų žvaigždžių toli nuo centrinės SMJB. Bet jeigu šios juodosios bedugnės susidarė iš tamsiosios energijos, jų reakcija į visatos dydžio pokytį būtų būtent tokia, kokią tyrėjai stebėjo elipsinių galaktikų centruose, papildomai pranešė Farraho komanda The Astrophysical Journal Letters.
R. Waldo tai neįtikina. Jis klausia, kaip grynos tamsiosios energijos kamuolys gali būti stabilus. Be to, jis pažymi, kad nesutampa skaičiai: Tamsioji energija sudaro 70％ visatos masės-energijos, tuo tarpu JB tėra dalis įprastinės materijos, kuri sudaro mažiau, nei 5％ visatos. „Nematau jokios galimybės, kad tokie objektai galėtų kaip nors susiję su stebima tamsiąja energija,“ sako jis.
Kiti laikosi atsargios laukimo pozicijos. „Kol kas tai įdomi galimybė,“ sako kosmologas Geraint Lewis iš Sidnio universiteto, bet „turėtų būti daug daugiau įrodymų, kad tai bent iš tolo galėtų būti tikėtinas tamsiosios energijos šaltinis.“
Afshordis sutinka. Jeigu juodosios bedugnės ir tamsioji energija yra susijusios tokiu būdu, visatoje turėtų būtų ir kitų matomų tokio ryšio pasekmių, pastebi jis, tačiau kol kas nėra tikras, kokios jos turėtų būti. Tikslus galaktikų raidos nustatymas labai keblus reikalas, prideda jis, ir gali būti kitų JB augimo mechanizmų, į kuriuos tyrėjai neatsižvelgė.
Visgi fundamentalių visatos sandaros prielaidų peržiūrėjimą Afshordis vertina palankiai. „Dauguma naujų teorinių idėjų yra skeptiškai atmetamos,“ sako jis. „Bet jeigu atmesime visas naujas idėjas, tuomet nieko neliks.“
Adam Mann
www.science.org
doi: 10.1126/science.adh2318