Los científicos han fortalecido la posible conexión entre la energía oscura y los agujeros negros. Una nueva investigación sugiere que a medida que nacieron más agujeros negros en “pequeñas repeticiones inversas del Big Bang” en el cosmos de 14.600 millones de años, la fuerza de la energía oscura creció hasta convertirse en dominante y continúa cambiando hasta el día de hoy.
energía oscura es el nombre dado a la misteriosa fuerza que impulsa la aceleración de la expansión del universo en su época actual. Es preocupante porque los científicos no tienen idea de qué es la energía oscura y, sin embargo, domina nuestro universo y representa alrededor del 70% de la energía oscura. presupuesto cósmico de materia/energía. Sin embargo, este no fue siempre el caso. Antes de la época dominada por la energía oscura, la materia y gravedad había gobernado el universo y había logrado frenar su avance inicial. Expansión impulsada por el Big Bang hasta casi detenerse. La energía oscura dio su golpe cósmico hace unos 5 mil millones de años, “golpeando de nuevo el gas” en la expansión del universo. El problema es que nadie sabe de dónde vino ni cómo pasar de la materia a la energía oscura sucedió.
Para abordar este misterio, un equipo de científicos se ha estado preguntando ¿en qué parte del universo actual la gravedad es tan fuerte como lo era al principio del universo? La respuesta está sólo en el corazón de agujeros negros. Así, el equipo determinó que los agujeros negros podrían estar “acoplados cósmicamente” a la energía oscura.
“Según el hipótesis de acoplamiento cosmológico“Los agujeros negros están acoplados al universo en expansión y están llenos de energía oscura que crece a medida que el universo se expande”, dijo a Space.com el miembro del equipo Gregory Tarlé, profesor de física de la Universidad de Michigan. “Este nuevo desarrollo proporciona evidencia que confirma que Los agujeros negros cosmológicamente acoplados pueden muy bien ser la energía oscura del universo”.
Tarlé dice que esto podría deberse a que cuando se forma un agujero negro durante la muerte y el colapso gravitacional de otro agujero negro, es similar al Big Bang que se produce en reversa. Durante este proceso, la materia de la estrella masiva que da origen a un agujero negro se convertiría en energía oscura durante su completo colapso gravitacional.
Si Los agujeros negros contienen energía oscura.el equipo teoriza que pueden acoplarse con la estructura del universo e impulsar su expansión acelerada. Aún no tienen los detalles de cómo Esto está sucediendo, pero tienen evidencia de que es de hecho sucediendo.
“Este nuevo desarrollo proporciona evidencia que confirma que los agujeros negros cosmológicamente acoplados pueden muy bien ser la energía oscura del universo”, dijo Tarlé. “Es muy probable que esto nos acerque al descubrimiento de la verdadera naturaleza de la energía oscura. Quizás también nos acerque a una comprensión de la verdadera naturaleza de los agujeros negros“.
El corazón del misterio está en el corazón de los agujeros negros.
Esta es la segunda vez que el equipo publica una investigación centrada en el acoplamiento cosmológico entre los agujeros negros y la energía oscura.
“El primer estudio que publicamos en febrero de 2024 mostró el impacto del universo en expansión en el crecimiento de agujeros negros supermasivos en galaxias elípticas en evolución pasiva”, afirmó Tarlé. “Si todos los agujeros negros crecieran de esta manera, colectivamente podrían explicar la densidad de energía oscura en el universo actual”.
Para esta nueva investigación, recurrieron a datos del Instrumento espectroscópico de energía oscura (DESI). Compuesto por 5.000 ojos robóticos montados en el telescopio Mayall del Observatorio Nacional Kitt Peak. DESI estudia decenas de millones de galaxias y quásares para construir un mapa 3D Abarcando el universo a una distancia de 11 mil millones de años luz.
DESI hizo olas con su primer año de datos de su programa quinquenal, sugiriendo que la densidad de energía oscura en el universo está cambiando.
“En general, se cree que la energía oscura es una propiedad del espacio y que, por lo tanto, tiene una densidad uniforme y constante. DESI acaba de proporcionar pruebas tentadoras de que la densidad de la energía oscura no es constante, sino que cambia con el tiempo”, dijo Tarlé. dicho. “Esta teoría del acoplamiento proporciona un posible mecanismo físico para este cambio”.
El equipo comparó los datos de DESI sobre el cambio en la energía oscura con el número de agujeros negros nacidos de la muerte de estrellas masivas a lo largo de la historia cósmica. Esto demostró que cuanto más se crearon agujeros negrosel contenido de energía oscura del universo aumentó al mismo tiempo. Esto implica que una conexión entre la energía oscura y los agujeros negros es al menos plausible.
Al mostrar el cambio en la densidad de la energía oscura sugerido por el primer año de datos de DESI, que puede explicarse por agujeros negros producidos por estrellas pesadas alrededor del pico de formación estelar, el equipo tiene cierta validación experimental de su teoría.
“Mostrar cómo el crecimiento de la densidad de la energía oscura sigue la producción y el crecimiento de los agujeros negros en el universo en expansión es una observación independiente que complementa la observación del crecimiento de los agujeros negros con la expansión del universo”, continuó Tarlé.
Mientras que el investigador de la Universidad de Michigan y sus colegas aún no están preparados para explicar cómo están conectadas la energía oscura y la materia oscura, Tarlè está dispuesto a especular para Space.com.
“En el universo primitivo, cuando la gravedad era muy fuerte, una forma de energía oscura hizo que el universo se inflara exponencialmente. A través de un proceso desconocido, esta energía se transformó en la materia del universo actual”, explicó Tarlè. “Es concebible que, en el centro de los agujeros negros, el único lugar del universo actual donde la gravedad es tan fuerte como lo era durante la inflación, la materia se transforme en energía oscura mediante el proceso inverso”.
La belleza de esta teoría, dijo Tarlè, es que no sólo ayuda a explicar energía oscura y de dónde surgió, pero también ayuda a resolver un problema persistente en la ciencia de los agujeros negros.
Actualmente, en el corazón de los agujeros negros existe, al menos en teoría, una singularidadun punto donde las ecuaciones de la teoría de la gravedad de Einstein y relatividad general ir al infinito y, por tanto, donde toda la física se desmorona. El acoplamiento cosmológico de la energía oscura y los agujeros negros elimina esta singularidad.
“Nuestra teoría tiene el beneficio añadido de proporcionar un mecanismo mediante el cual se puede evitar una singularidad central”, añadió Tarlè. “Einstein nunca creyó en la singularidad en el centro de los agujeros negros y consideró que esto representaba un fracaso de su teoría”.
Tarlé explicó que este trabajo podría crecer por una serie de posibles vías. Añadió que hay muchos “próximos pasos” que el equipo podría dar. Entre ellos está ver si sus resultados se mantienen cuando DESI publique sus datos de los próximos 3 años, que se espera que disminuyan en varios meses.
Los investigadores también intentarán comprender la distribución de los agujeros negros cosmológicamente acoplados en el universo y trabajar en una “solución interior” para los agujeros negros cosmológicamente acoplados.
“Básicamente, si los agujeros negros son energía oscura, acoplada al universo que habitan, ha dejado de ser sólo una cuestión teórica”, concluyó Tarlé. “Ésta es ahora una cuestión experimental”.
La investigación del equipo fue publicada en la Revista de cosmología y física de astropartículas el lunes (28 de octubre).