Nauka

Czarne dziury mogą pomóc rozwiązać problem "napięcia Hubble'a"!

Jakub Szczęsny
Czarne dziury mogą pomóc rozwiązać problem "napięcia Hubble'a"!
0

Wszechświat rozszerza się coraz szybciej, a za tym zjawiskiem stoi według naukowców ciemna energia. Nowe badania wskazują jednak, że ciemna energia może działać inaczej na krawędziach czarnych dziur, co może pomóc w rozwiązaniu jednego z najtrudniejszych problemów współczesnej kosmologii.

"Napięcie Hubble'a", wynika z różnic w szacunkach tempa ekspansji wszechświata, określanego jako stała Hubble'a. Wspomniane badania sugerują, że horyzonty zdarzeń czarnych dziur — granice, poza które nie może uciec nawet światło — mogą mieć stałe tempo ekspansji, niezależnie od ogólnego rozszerzania się wszechświata.

Takową teorię otrzymujemy wprost z opracowania Nikodema Popławskiego z University of New Haven w Connecticut: wskazuje on, że choć przestrzeń wokół czarnych dziur się rozszerza, same czarne dziury nie rosną. Oznacza to według niego, że horyzonty zdarzeń pozostają niezmienione, mimo że przestrzeń wokół nich się powiększa.

Wcześniejsze założenia, według których czarne dziury mogą zwiększać swoją masę bez akrecji materii z powodu ekspansji wszechświata, są w obliczu tej teorii błędne. Szczególnie dotyczy to supermasywnych czarnych dziur, które rosły naprawdę szybko we wczesnych etapach istnienia wszechświata.

Z pojęciem czarnych dziur mamy do czynienia od 1915 roku, kiedy to niemiecki fizyk Karl Schwarzschild zaproponował rozwiązania równań grawitacji Einsteina. Ogólna teoria względności opisuje, jak obiekty o dużej masie zniekształcają czasoprzestrzeń, powodując zakrzywienie, które odczuwamy jako grawitację. Czarne dziury są efektem skrajnym tego zjawiska — masywnym obiektem, którego grawitacja jest tak silna, że nawet światło nie może z nich uciec.

Teoria Popławskiego wskazuje, że ciemna energia wpływa na przestrzeń wokół horyzontów zdarzeń czarnych dziur w sposób, który utrzymuje stałe tempo ekspansji. Gdyby tak nie było, generowane by było nieskończone ciśnienie i niezgodne z prawami fizyki zakrzywienie czasoprzestrzeni.

Kwestia "napięcia Hubble'a" pojawiła się pod koniec lat 90. XX wieku, kiedy to dwa zespoły astronomów stwierdziły, że wszechświat nie tylko się rozszerza, ale robi to coraz szybciej. Nazwa "ciemna energia" została ukuta, aby opisać siłę napędzającą ów proces, stanowiącą obecnie około 68% energii i materii we wszechświecie.

Problem stałej kosmologicznej, określającej gęstość energii próżni, jest jednym z najbardziej zagadkowych w fizyce ogółem. Według szacunków jest ona znacznie większa niż wartości uzyskiwane z obserwacji supernowych typu Ia i cefeid. Różnice te są naprawdę ogromne. Wychodzi więc na to, że różne części wszechświata mogą rozszerzać się z różną prędkością, co tłumaczyłoby rozbieżności w pomiarach stałej Hubble'a. Problem w tym, że tę teorię będzie trudno zweryfikować, ponieważ standardowe metody astronomiczne nie pozwalają na pomiar tempa ekspansji na horyzontach zdarzeń czarnych dziur.

I właśnie problematyczna weryfikacja tej teorii stanowi największy kłopot w tych rozważaniach. Jak na razie, nie dysponujemy instrumentami, które byłyby w stanie potwierdzić lub zaprzeczyć temu, co twierdzi Popławski. Być może w przyszłości dowiemy się, czy badacz miał rację.

Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu