Năng lượng tối bí ẩn chiếm khoảng 70% vũ trụ và có khả năng chịu trách nhiệm cho sự giãn nở của nó. Nếu các tính toán là chính xác, thì nghiên cứu mới này đưa ra lời giải cho một trong những bí ẩn cơ bản của vũ trụ học và gợi ý rằng các lỗ đen hoàn toàn không giống như vẻ bề ngoài của chúng.
Các quan sát về các lỗ đen siêu khổng lồ ở trung tâm các thiên hà cung cấp một nguồn năng lượng tối đa có thể giải thích nguồn năng lượng tối của Vũ trụ. Các phép đo về các thiên hà cổ đại và không hoạt động cho thấy các lỗ đen đang phát triển nhiều hơn dự kiến, phù hợp với hiện tượng được tiên đoán bởi thuyết hấp dẫn của Einstein. Kết quả có khả năng có nghĩa là không có gì mới cần được thêm vào bức tranh vũ trụ của chúng ta để giải thích năng lượng tối: nguồn gốc là các hố đen kết hợp với thuyết hấp dẫn của Einstein.
Kết luận này được đưa ra bởi một nhóm gồm 17 nhà nghiên cứu từ 9 quốc gia, đứng đầu là Đại học Hawaii và bao gồm các nhà vật lý từ Đại học Hoàng gia Luân Đôn và Viện Nghiên cứu Vũ trụ RAL (Anh). Công trình đã được xuất bản trong hai bài báo trên Tạp chí Vật lý thiên văn và Tạp chí Vật lý thiên văn.
Tiến sĩ Dave Clements: “Đây là một kết quả thực sự tuyệt vời. Chúng tôi bắt đầu bằng cách xem xét cách lỗ đen phát triển theo thời gian và có thể đã tìm ra câu trả lời cho một trong những câu hỏi lớn nhất trong vũ trụ học.”
Tiến sĩ Chris Pearson: “Nếu lý thuyết này đúng, thì nó sẽ cách mạng hóa toàn bộ vũ trụ học, bởi vì cuối cùng chúng ta cũng có lời giải cho nguồn gốc của năng lượng tối vốn đã làm đau đầu các nhà vũ trụ học và vật lý lý thuyết trong hơn 20 năm qua.”
Vào những năm 1990, người ta phát hiện ra rằng sự giãn nở của vũ trụ đang tăng tốc. Thật khó để giải thích – lực hấp dẫn giữa tất cả các vật thể trong vũ trụ sẽ làm chậm quá trình giãn nở. Có ý kiến cho rằng “năng lượng tối”, mạnh hơn lực hấp dẫn, là nguyên nhân gây ra sự giãn nở. Nó là một loại năng lượng được tích hợp vào chính không-thời gian.
Các lỗ đen hình thành khi các ngôi sao lớn phát nổ. Các lỗ đen siêu lớn thường được tìm thấy ở trung tâm các thiên hà. Chúng có khối lượng gấp hàng triệu hoặc hàng tỷ lần so với Mặt trời của chúng ta, với kích thước tương đối nhỏ và tạo ra lực hấp dẫn cực mạnh. Các lỗ đen có thể tăng kích thước bằng cách tiêu thụ vật chất, chẳng hạn như các ngôi sao đến quá gần hoặc bằng cách hợp nhất với các lỗ đen khác. Để tìm hiểu xem liệu những hiệu ứng này có thể giải thích cho sự phát triển của các lỗ đen siêu nặng hay không, nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu sự tiến hóa của các lỗ đen trong hơn 9 tỷ năm.
Các nhà nghiên cứu đã xem xét một loại thiên hà đặc biệt gọi là thiên hà hình elip khổng lồ xuất hiện sớm trong đời sống của vũ trụ và sau đó trở nên không hoạt động. Các thiên hà không hoạt động đã ngừng hình thành sao, để lại ít vật chất cung cấp cho lỗ đen ở trung tâm của nó, nghĩa là bất kỳ sự phát triển nào nữa của lỗ đen sau này đều không thể giải thích được bằng các quá trình vật lý thiên văn thông thường.
So sánh các quan sát về các thiên hà xa xôi (nghĩa là hình elip “khi còn trẻ”) và các thiên hà cũ cho thấy sự gia tăng lớn hơn nhiều so với dự đoán bởi sự hấp thụ vật chất hoặc sự hợp nhất. Các lỗ đen hiện đại lớn hơn 7-20 lần.
Các phép đo tiếp theo cho thấy sự phù hợp tốt giữa kích thước của vũ trụ và khối lượng của lỗ đen. Họ chỉ ra rằng lượng năng lượng tối đo được trong vũ trụ có thể được giải thích bằng năng lượng chân không của lỗ đen mà dường như họ “nhổ ra”.
Giờ đây, năng lượng chân không được coi là ứng cử viên chính để giải thích năng lượng tối. Năng lượng chân không là một giá trị năng lượng không đổi vốn có trong mỗi centimet khối không gian, ngay cả khi dường như “không có gì”, không thay đổi trong không gian và thời gian. Nó rất nhỏ, nhưng không bằng 0, nghĩa là nó phải không ngừng đẩy không gian giãn nở.
Đây là bằng chứng quan sát đầu tiên cho thấy các lỗ đen thực sự chứa năng lượng chân không và chúng được “liên kết” với sự giãn nở của vũ trụ, làm tăng khối lượng của chính chúng khi vũ trụ giãn nở. Hiện tượng này được gọi là “liên kết vũ trụ”. Nếu các quan sát tiếp theo xác nhận điều này, thì mối liên hệ vũ trụ sẽ thay đổi cơ bản sự hiểu biết về lỗ đen là gì.
About Author
