一项新研究表明，暗能量也许来源于黑洞

暗能量构成了我们宇宙的大部分，但我们对它几乎一无所知。

这个不寻常的“东西”是宇宙学的一大谜团，它被认为是一种未知的力量，它比引力更强烈，能将宇宙一切事物分开，并导致宇宙加速膨胀。

现在，伦敦帝国理工学院的科学家们相信，他们可能对暗能量的来源有了一个新解释，那就是黑洞

研究合著者克里斯皮尔森博士说：“如果这个理论成立，那么这将彻底改变整个宇宙学。

“我们终于找到了困扰宇宙学家和理论物理学家 20 多年的暗能量起源的解决方案。”

科学家首次发现黑洞是暗能量来源的证据。他们研究了星系和位于星系中心的超大质量黑洞。图为 NGC 1316，一个位于天炉座的透镜状星系，距离我们约 6000 万光年

天文学家一直相信暗能量可以彻底改变我们所知道的物理学，因为它在 20 年前的发现威胁着爱因斯坦的研究。

然而，这位传奇物理学家现在可以高枕无忧了，因为国际研究团队已经找到了第一个证据，证明暗能量确实符合他的相对论。

爱因斯坦科学的主要绊脚石是黑洞，以及它们极强的引力是如何被一种扩张宇宙的秘密力量所抵消的，现在这个绊脚石已被夏威夷大学和帝国理工大学的专家驳回。

他们说广义相对论是正确的，因为黑洞实际上包含暗能量，或者爱因斯坦最初预测的来自太空的能量。

这也意味着没有任何“新”或未发现的东西必须添加到我们的宇宙图景中来解释暗能量等同于“缺失”的 68%。

不仅如此，黑洞在其中心有一个“奇点”的想法也受到质疑，在那里，任何东西甚至光都无法逃脱。

研究人员说，新理论提供了一种“规避”这个数学问题的方法，让奇点的想法“消失”。

从本质上讲，我们宇宙创造的大爆炸理论最初预测，由于引力的作用，它的膨胀会减慢——甚至开始收缩。

但在 1998 年，天文学家惊讶地发现，宇宙不仅仍在膨胀，而且还在加速膨胀。

为了解释这一发现，有人提出“暗能量”比引力更能将事物分开。

这与爱因斯坦提出但后来放弃的一个概念有关——一个反对引力并防止宇宙坍缩的“宇宙学常数”。

黑洞带来了一个问题——它们极强的引力很难抵抗，尤其是在它们的中心，那里的一切似乎都在一种被称为“奇点”的现象中崩溃了。

为了更深入地研究这个问题，一个由来自 9 个国家的 17 名研究人员组成的团队研究了 90 亿年的黑洞演化过程。

他们观察了古老和休眠的星系，发现黑洞增加质量的方式与它们包含真空能量或暗能量的方式一致。

事实上，不同时间点的宇宙大小与星系中心超大质量黑洞的质量密切相关。

换句话说，宇宙中暗能量的数量可以用黑洞真空能量来解释——这意味着黑洞是暗能量的来源。

黑洞的中心有一个“奇点”这一想法也受到了研究的质疑。图为 M87 星系中心的超大质量黑洞

这意味着没有任何“新”或未发现的东西必须添加到我们的宇宙图景中，以解释暗能量等同于“缺失”的 68%。图为 NGC 524，双鱼座中的一个透镜状星系，距离地球约 9000 万光年

科学家们观察了古老和休眠的星系，发现黑洞增加质量的方式与它们包含真空能量或暗能量的方式一致。图为 NGC 4150，一个位于后发座的椭圆星系，距地球 4500 万光年
负责这项新研究的科学家表示，他们“可能已经找到了宇宙学中最大问题之一的答案”，这就是这一发现的激动人心和意义重大。
该研究的合著者、帝国理工学院物理系的戴夫·克莱门茨博士说：“这真是一个令人惊讶的结果。我们开始研究黑洞是如何随着时间的推移而增长的，并且可能已经找到了宇宙学中最大问题之一的答案。

这项研究是第一个观测证据，证明黑洞实际上包含真空能量，并且与宇宙的膨胀“耦合”，随着宇宙的膨胀质量增加——这种现象被称为“宇宙学耦合”。

黑洞是在大质量恒星生命终结时形成的，在星系中心发现的黑洞被称为超大质量恒星。

它们在相对较小的空间内包含了太阳质量的数百万到数十亿倍，从而产生了极强的引力。

黑洞可以通过吸积物质来增加尺寸，例如通过吞噬距离太近的恒星，或者通过与其他黑洞合并。

然而，研究人员发现，这种质量增加“明显大于”纯粹由合并等天体物理过程所能解释的质量，这使他们得出了黑洞含有暗能量并与宇宙膨胀有关的理论。

天文学家补充说，如果进一步的观察证实了这一点，宇宙学耦合将重新定义我们对黑洞是什么的理解。

夏威夷大学的研究作者邓肯·法拉说：“我们实际上是在同时说两件事：有证据表明，典型的黑洞解决方案在很长很长的时间尺度上都不适合你，而我们有第一个提议的暗能量天体物理来源。
“但这意味着，并不是说其他
人没有提出暗能量的来源，而是这是第一篇我们没有向宇宙添加任何新事物作为暗能量来源的观察论文：爱因斯坦黑洞中的黑洞引力理论是暗能量。

这项工作以两篇论文的形式分别发表在《天体物理学杂志》和《天体物理学杂志快报》杂志上。

参考:

《天体物理学杂志》

《天体物理学杂志快报》