Un físico de la Universidad de Michigan y sus colegas han descubierto la primera prueba de “acoplamiento cosmológico”, un fenómeno predictivo en la teoría de la gravedad de Einstein que sólo es posible cuando los agujeros negros se encuentran en un universo en evolución.
Gregory Tarlé, catedrático de Física de la UM, e investigadores de la Universidad de Hawai y de otras instituciones de nueve países estudiaron los agujeros negros supermasivos situados en el corazón de galaxias antiguas e inactivas para desarrollar una descripción de los mismos que concuerda con las observaciones de la ultima decada. Sus conclusiones se publican en dos artículos, uno en The Astrophysical Journal y otro en The Astrophysical Journal Letters.
According to the first study, these black holes gain mass over billions of years in a way that cannot be easily explained by the usual processes of galaxies and black holes, such as mergers or gas accretion. According to the second article, the growth of the mass of these black holes coincides with the predictions for black holes that are not only cosmologically coupled, but also lock up energy from the vacuum, material resulting from squeezing the matter to the maximum without breaking Einstein’s equations. , thus avoiding a singularity.
With singularities removed, the paper shows that the combined vacuum energy of black holes produced in the death of the first stars in the universe matches the amount of dark energy measured in our universe.
We’re really saying two things at once: that there’s evidence that typical black hole solutions don’t work on a very, very long time scale, and that we have the first proposed astrophysical source for dark energy, Duncan Farrah said, astronomer at the University of Hawaii and lead author of both papers.
What this means is not that others have not proposed sources of dark energy, but that this is the first observational work in which we do not add anything new to the universe as a source of dark energy: The black holes of Einstein’s theory of gravity They are dark energy. These new measurements, if supported by more evidence, redefine our understanding of what a black hole is.
nine billion years ago
In the first study, the team determined how to use existing measurements of black holes to search for cosmological coupling.
Mi interés en este proyecto nació realmente de un interés general por tratar de determinar pruebas observacionales que apoyaron un modelo para los agujeros negros que funcionan independientemente del tiempo que se les mire, dijo Farrah. Eso es algo muy, muy difícil de hacer en general, porque los agujeros negros son increíblemente pequeños, son increíblemente difíciles de observar directamente y están muy, muy lejos.
Los agujeros negros también son difíciles de observar a largo plazo. Las observaciones pueden durar unos segundos o, como mucho, decenas de años, tiempo insuficiente para detectar cómo puede cambiar un agujero negro a lo largo de la vida del universo. Ver cómo cambian los agujeros negros en una escalada de miles de millones de años es una tarea mayor.
Habría que identificar una población de agujeros negros y determinar su distribución de masa hace miles de millones de años. Luego habría que ver la misma población, o una población ancestralmente conectada, en la actualidad y volver a ser capaz de medir su masa, explica Tarlé. Eso es algo realmente dificil de hacer.
Dado que las galaxias pueden tener una vida de millas de millones de años y que la mayoría de ellas contienen un agujero negro supermasivo, el equipo se dio cuenta de que las galaxias tienen la clave, pero era esencial elegir los tipos adecuados de galaxias.
Había muchos comportamientos diferentes para los agujeros negros en galaxias medidas en la literatura, y no había realmente ningún consenso, dijo la coautora del estudio Sara Petty, experta en galaxias de NorthWest Research Associates. Decidimos que centrándonos sólo en los agujeros negros de las galaxias elípticas de evolución pasiva, podemos ayudar a poner orden en este asunto.
Las galaxias elípticas son enormes y se forman muy pronto. Son como fósiles del ensamblaje de galaxias. Los astrónomos creen que son el resultado final de colisiones de galaxias, con trillones de estrellas viejas. Estas galaxias son antiguas, no forman muchas estrellas nuevas y queda muy poco gas entre esas estrellas. No hay alimento para los agujeros negros, afirma Tarlé.
Sources
University of Michigan | Duncan Farrah, Sara Petty et al., A preferential growth channel for supermassive black holes in elliptical galaxies at z ≲ 2. The Astrophysical Journal, Vol. 943, no. 2. DOI 10.3847/1538–4357/acac2e | Duncan Farrah, Kevin S. Croker et al., Observational evidence for cosmological coupling of black holes and its implications for an astrophysical source of dark energy. The Astrophysical Journal, Vol. 944, No. 2. DOI 10.3847/2041–8213/acb704