Μια αμφιλεγόμενη θεωρία επιχειρεί να εξηγήσει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της κοσμολογίας: την προέλευση της σκοτεινής ενέργειας στην οποία αποδίδεται η παρατηρησιακά αποδεδειγμένη επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος.
Οι μαύρες τρύπες «καταβροχθίζουν» τα πάντα, ακόμη και την ακτινοβολία. Τι θα γινόταν όμως αν οι άπληστες ορέξεις τους είχαν μια απροσδόκητη παρενέργεια; Μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Physical Review Letters [Positive Neutrino Masses with DESI DR2 via Matter Conversion to Dark Energy] υποστηρίζει ότι οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να εκπέμπουν σκοτεινή ενέργεια. Αυτό θα εξηγούσε γιατί η σκοτεινή ενέργεια στο σύμπαν μεταβάλλεται και γιατί έγινε σημαντική μόνο σε σχετικά «πρόσφατους» κοσμικούς χρόνους. Επιπλέον, η νέα θεωρία είναι συμβατή με τα όρια που τίθενται στις μάζες των νετρίνων από τα κοσμολογικά δεδομένα.
Σύμφωνα με την προτεινόμενη θεωρία, η σκοτεινή ενέργεια είναι κάτι που προκύπτει από τα νεκρά άστρα – και επομένως δεν υπήρχε στο σύμπαν μέχρι να δημιουργηθούν και να εξελιχθούν τα πρώτα άστρα. Αν και η ιδέα είναι αμφιλεγόμενη, αποτελεί ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα μιας νέας προσπάθειας να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί η σκοτεινή ενέργεια κι αν αλλάζει με την πάροδο του χρόνου.
Η έκπληξη του DESI
Η μελέτη του τρόπου με τον οποίο η σκοτεινή ενέργεια έχει εξελιχθεί μέσα στο χρόνο είναι ένας από τους στόχους του Φασματοσκοπίου Σκοτεινής Ενέργειας (DESI=Dark Energy Spectroscopic Instrument), το οποίο δημιουργεί τον μεγαλύτερο τρισδιάστατο χάρτη γαλαξιών και quasars. Προσδιoρίζει τις αποστάσεις τους και τις ταχύτητες απομάκρυνσής τους από εμάς, και τις Βαρυονικές Ακουστικές Ταλαντώσεις (BAOs) από το αρχέγονο σύμπαν. Οι αστρονόμοι συνδυάζουν αυτές τις μετρήσεις με άλλες μελέτες κατανομής σκοτεινής ενέργειας και ύλης, συμπεριλαμβανομένων των μετρήσεων της Έρευνας Σκοτεινής Ενέργειας (DES) μακρινών σουπερνόβα και χαρτών της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου.
Το 2024 (ΕΔΩ) και το 2025 (ΕΔΩ), τα αποτελέσματα του πειράματος DESI έδειξαν ότι η ισχύς της σκοτεινής ενέργειας δεν ήταν σταθερή κατά την εξέλιξη του σύμπαντος. Αλλά αν η σκοτεινή ενέργεια είναι μεταβλητή, δεν μπορεί να είναι η κοσμολογική σταθερά Λ – παρά το γεγονός ότι μια ολόκληρη γενιά φυσικών αναφέρεται στην σκοτεινή ενέργεια που διαποτίζει το σύμπαν ως «η κοσμολογική σταθερά» . Όταν τα αποτελέσματα του DESI συνδυάζονται με άλλα παρατηρησιακά δεδομένα, η εικόνα γίνεται ακόμη χειρότερη. Αλλά το Λ ή η σταθερή σκοτεινή ενέργεια είναι ένα κεντρικό παράδειγμα του καθιερωμένου προτύπου της κοσμολογίας, το οποίο άντεξε μέχρι στιγμής σχεδόν σε κάθε έλεγχο.
Μέσα στις μαύρες τρύπες
Η νέα υπόθεση σχετικά με τις μαύρες τρύπες είναι μία από τις πολλές πρωτότυπες ιδέες που προτείνουν οι θεωρητικοί από την άνοιξη, αφότου δημοσιεύθηκαν τα τελευταία αποτελέσματα του DESI .
Οι φυσικοί Kevin Croker και Greg Tarlè στην πρόσφατη δημοσίευσή τους προτείνουν ότι οι μαύρες τρύπες μπορούν να μετατρέπουν την ύλη σε σκοτεινή ενέργεια στο εσωτερικό τους. Δηλαδή μέρος της μάζας που καταπίνουν ανεπιστρεπτί μετατρέπεται σε σκοτεινή ενέργεια εξαιτίας της οποίας η διαστολή του σύμπαντος επιταχύνεται. Σύμφωνα με την θεωρία τους αυτή η διαδικασία άρχισε να γίνεται ουσιαστική μόνο αφότου σχηματίστηκαν άστρα και μαύρες τρύπες στο σύμπαν. Κι αυτό εξηγεί γιατί η σκοτεινή ενέργεια εμφανίζεται στις μετέπειτα εποχές της κοσμικής μας ιστορίας. Επιπλέον εξηγεί γιατί η πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας είναι τόσο κοντά στην πυκνότητα της κανονικής ύλης, μια παράξενα εύστοχη σύμπτωση. Οι εν λόγω κοσμολογικά συνδεδεμένες μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να απαντήσουν και στα δύο αυτά μυστήρια.
Το μοντέλο τους ευθυγραμμίζεται με τις πρόσφατες μετρήσεις του ρυθμού σχηματισμού άστρων στο αρχέγονο σύμπαν και απαντά επίσης στο παράξενο αποτέλεσμα σχετικά με τις αρνητικές μάζες των νετρίνων που προκύπτουν όταν οι νέες κοσμολογικές μετρήσεις προσαρμόζονται στο καθιερωμένο κοσμολογικό πρότυπο (διαβάστε σχετικά: Υπάρχουν νετρίνα με αρνητική μάζα;).
Προφανώς υπάρχουν και διαφωνίες. Ορισμένοι φυσικοί θεωρούν ότι το μοντέλο είναι ανολοκλήρωτο, αφού δεν εξηγεί τον φυσικό μηχανισμό μετατροπής της ύλης σε σκοτεινή ενέργεια, ούτε τον μηχανισμό εκπομπής της από τις μαύρες τρύπες.
Επιπλέον, εκτός του ότι υπάρχουν ανταγωνιστικές θεωρίες, ορισμένοι αμφισβητούν την ακρίβεια των αποτελεσμάτων του DESI ή τις μεθόδους ανάλυσης του.
