科学家：超大质量黑洞或能够解释暗能量来源

发布时间：2023-03-08 11:24:23 所属栏目：外闻来源：

导读：新研究表明黑洞可能是暗能量来源,也可能加速宇宙膨胀，不过仍需进一步验证。

暗能量是驱动宇宙加速膨胀的一种神秘力量，约占宇宙总能量和物质的70%。然而无论是物理学家、天文学家或是宇宙学家，几乎没有人知道暗

新研究表明黑洞可能是暗能量来源,也可能加速宇宙膨胀，不过仍需进一步验证。

暗能量是驱动宇宙加速膨胀的一种神秘力量，约占宇宙总能量和物质的70%。然而无论是物理学家、天文学家或是宇宙学家，几乎没有人知道暗能量究竟是什么，以及它的来源。

大部分学说指出，这些超大质量黑洞的中心是一个奇点，也就是极大的质量被压缩进极小的空间中。在这些奇点上，爱因斯坦广义相对论方程式（目前为止我们对引力的最佳论述）会给出无限的数值，而物理学的基本定律将崩溃。

“我们观察发现，近期宇宙中星系中心的超大质量黑洞，与寄主星系的恒星质量相比，比六十至九十亿年前早期宇宙类似的星系还要更重。”论文的共同作者，来自伦敦帝国学院的物理学家大卫．L．克莱门斯告诉《大众机械》杂志。“其所隐含的黑洞增长速率恰好与‘宇宙耦合’黑洞的预测相符，黑洞质量会随着宇宙膨胀而增加。”

“光与暗能量的连结来自这样一种想法，即以真空能量充实它们，则可避开奇点这种体积无限小和密度无限大的数学难题。”克莱门斯表示。“这种没有奇点的模型大约自1960年代就出现了，不过至今为止仍没有证据支持它们。”

“我们不曾预期获得这样的结论，这完全在我们的意料之外！”克莱门斯接着说，“观测结果与宇宙学耦合相吻合也是一个惊喜。”

把暗能量与超大质量黑洞连结的理由，来自两条不同脉络的推论。克莱门斯表示，首先，超大质量黑洞如此迅速地增加质量，无法轻易地解释成黑洞吞噬气体等物质，或是两个小黑洞的合并。这意味着典型的黑洞增长原因，并不适用于时间尺度相当于整个宇宙年龄的情况下。

研究团队藉由观测宇宙早期所形成的安静椭圆星系来确定这一结论，这些星系从以前到现在只有极少的变化。如果质量吸积与合并是黑洞增长唯一的途径，那么在相同时间范围内，这些星系的超大质量黑洞应该也只有极小幅度的成长。他们推断，假如星系中央的超大质量黑洞有质量的增加，那么这一点可能间接的暗示着我们的黑洞与我们的宇宙膨胀过程是有千丝万缕的联结的。

研究人员表明，这些黑洞增加的质量涉及到它们和宇宙膨胀之间耦合的强度。因此黑洞在过去应该更小，这与宇宙膨胀有关。

以上是克莱门斯的第二个推论理由，也为暗能量提供了首个天体物理学来源。然而，暗能量与黑洞之间的联结至今尚无定论。

由克莱门斯及其伙伴所提出的宇宙联结假设，其中之一的优点是：不必在宇宙中添加额外的元素。解释暗能量和宇宙加速膨胀所需的元素，都已以黑洞形式包含在我们已知的宇宙理论当中。

“在宇宙学耦合的超大质量黑洞含有真空能量的假设下，黑洞的增长速率完美符合了我们在宇宙中看到产生λ像所需的速率。”克莱门斯表示。“然而真空能量的假设是关键。它是我们认识黑洞的其中一个方式，但也不是唯一的方式。”

“我们的发现或许提出了一项解决方案，不过还需完成更多的研究工作来确认我们的观察，并且对观察结果进行更多检测，”他说。“我们的论文中还有一系列需要进一步检测的部分，包含查看所使用的遥远类星体样本、高红移类星体的质量分布，以及测量黑洞合并率等等许多工作。”

无论试图证明或忽略暗能量与黑洞的连结，都将是理论物理学家之间的热门话题。

（编辑：汽车网）

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