В свежем исследовании ученые задались необычным вопросом: могут ли черные дыры превращать материю погибших звезд в темную энергию — таинственную силу, ускоряющую расширение Вселенной? Если это так, то данная гипотеза способна объяснить множество противоречий в современных космологических моделях.

Согласно новой теории, черные дыры могут представлять собой крошечные «пузыри» темной энергии. Преобразование материи в темную энергию происходит в момент коллапса массивных звезд, исчерпавших топливо для термоядерных реакций. Если гипотеза «космологически связанных черных дыр» (CCBH) верна, то формирование черной дыры из ядра звезды становится процессом превращения обычной материи в темную энергию.

Исследователей вдохновили недавние данные, полученные с помощью Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Они указывают, что сила темной энергии, составляющей около 68% энергии и материи Вселенной, меняется со временем. Это противоречит стандартной космологической модели (ΛCDM), предполагающей постоянство темной энергии.

«Так работает физика: вы генерируете идеи, а затем пытаетесь их опровергнуть. Нужно не бояться нестандартных подходов, особенно когда сталкиваешься с такими загадками», — пояснил Стив Ален, участник проекта DESI и соавтор исследования.

Идея CCBH возникла пять лет назад благодаря астрофизикам Кевину Крокеру (Университет Аризоны) и Дункану Фарраху (Университет Гавайев). Их математически стройная, но радикальная концепция черных дыр как источников темной энергии постепенно находит сторонников.

Связь космологически связанных черных дыр с данными DESI

Наблюдения DESI за галактиками, существовавшими 10 млрд лет назад, выявили, что сегодня во Вселенной меньше материи, чем после Большого взрыва. Поскольку материя тормозит расширение пространства, а темная энергия ускоряет его, CCBH-гипотеза объясняет динамику постоянной Хаббла (параметра расширения) через «исчезновение» материи в черных дырах.

Темная энергия доминирует сейчас, но 9–10 млрд лет назад ее влияние уравновешивалось гравитацией. Согласно CCBH, ее сила связана с рождением и гибелью звезд: чем больше звезд коллапсирует, тем больше темной энергии возникает. Эта взаимосвязь подтверждается совпадением данных DESI о темной энергии с темпами звездообразования, зафиксированными телескопами Hubble и James Webb.

«Гипотеза соединяет явления, которые кажутся несвязанными. Она бросает вызов нашему линейному мышлению», — отметил Фарра.

Разгадка тайны «призрачных частиц»

Еще одним следствием CCBH может стать решение проблемы массы нейтрино — почти невесомых частиц, пронизывающих Вселенную. Современные модели требуют отрицательной массы нейтрино, что физически невозможно. Однако преобразование барионной материи (протоны, нейтроны) в темную энергию в черных дырах освобождает «место» для положительной массы нейтрино.

«Данные DESI указывают на положительные значения массы, соответствующие экспериментам. Это прорыв!» — заявил Рогир Виндхорст, соавтор исследования.

Будущее гипотезы

Хотя теория CCBH объясняет многие аномалии, научное сообщество ждет дополнительных доказательств. «Мы должны проверить все “странные” идеи, прежде чем принимать их», — подчеркнул Ален. Тем временем DESI продолжает собирать данные, позволяющие изучать даже самые смелые гипотезы.

«Это захватывающе — видеть, как эксперимент, над которым мы работали годами, дает такие результаты», — поделился Грегори Тарле, разработчик роботизированных систем DESI.

Исследование опубликовано 21 августа в журнале Physical Review Letters.

Ученые планируют использовать новые инструменты, такие как обсерватория Vera C. Rubin и космический телескоп Euclid, чтобы уточнить распределение темной энергии и проверить связь с черными дырами. Кроме того, анализ гравитационных волн от слияния черных дыр может выявить их внутреннюю структуру, подтвердив или опровергнув «пузырьковую» модель.

Некоторые физики, однако, скептически относятся к CCBH, указывая на сложность согласования теории с квантовой механикой. «Черные дыры — объекты сингулярности, а темная энергия связана с вакуумом пространства. Их объединение требует пересмотра основ», — отмечает Карлос Френк, космолог из Даремского университета.

Тем не менее, даже критики признают: CCBH вдохнула новую жизнь в поиски ответов о природе темной энергии, оставаясь одним из самых смелых предположений современной астрофизики.