Konečne vieme, čo je zdrojom temnej energie, ktorá predstavuje chýbajúcich 70 % vesmíru. Podľa Imperial College London sa zdá, že zdrojom tejto chýbajúcej časti sú čierne diery.

Chýbajúca hmota vo vesmíre

Temná alebo tmavá hmota a energia sú jednou z najväčších záhad vedy. Celkovo tvoria tieto nedetegovateľné zložky až 95 % všetkého obsahu hmoty a energie nášho vesmíru – aj napriek tomu sa ale jedná o dva záhadné faktory, ktoré sa nepodarilo vysvetliť.

Navyše, nie je možné ich priamo pozorovať a temná energia zrýchľuje rozpínanie vesmíru, vďaka čomu vedci vedia, že existuje. Podobne je na tom aj temná hmota, ktorú zase odhalili vďaka jej gravitačnému efektu. Keby totiž neexistovala, galaxie by sa kvôli svojej rotácii rozleteli.

Všetko je inak, ako sme mysleli

Náš pohľad na celú situáciu však teraz mení nová štúdia publikovaná v žurnále The Astrophysical Journal Letters. Podľa meraní vykonaných v tejto štúdii sa totiž zdá, že čierne diery rastú viac než sa očakávalo. Navyše, uvedené je v súlade s javom predpovedaným Einsteinovou teóriou gravitácie.

Na týchto výsledkoch je pozoruhodné aj to, že na našej fyzike netreba nič meniť, respektíve nie je do nej potrebné nič nové pridávať na to, aby sme vysvetlili existenciu záhadnej temnej energie. Jej zdrojom sú totiž čierne diery a jav z Einsteinovej gravitácie.

„Toto je skutočne prekvapivý výsledok. Začali sme prezeraním toho, ako v priebehu času rastú čierne diery, a možno sme vyriešili jeden z najväčších problémov v kozmológii,“ uvádza spoluautor štúdie Dave Clements.

Expanzia vesmíru a temná energia

Pred desiatkami rokov sme zistili, že expanzia vesmíru sa neustále zrýchľuje. Všetko vo vesmíre sa teda od nás vzďaľuje väčšou a väčšou rýchlosťou. Gravitačná sila medzi všetkými objektami vo vesmíre by ale túto expanziu mala spomaľovať.

Aby sa tento nesúlad vysvetlil, bolo navrhnuté, že za rozpínanie vesmíru je zodpovedná akási záhadná zložka s názvom temná energia, ktorá je zodpovedná za túto expanziu, pretože odtláča veci od seba väčšou silou, ako ich gravitácia priťahuje.

Uvedené svojim spôsobom súvisí s koncepciou známou ako kozmologická konštanta, ktorú navrhol sám Einstein, ale neskôr ju zavrhol.

Presnejšie v roku 1998 pozorovania supernov vo vesmíre ukázali, že rozpínanie vesmíru sa neustále zrýchľuje, pričom tento fakt má byť spôsobený dominanciou temnej energie (napríklad Einsteinovej kozmologickej konštanty) nad hmotou.

Čo sa týka samotnej kozmologickej konštanty, ide o hypotetickú kozmickú repulzívnu silu, ktorú Einstein zaviedol pri riešení rovníc poľa na vyrovnanie gravitačného pôsobenia vo forme kozmologického člena, aby zachoval v tom čase prijímanú hypotézu stacionárneho vesmíru.

Neskôr bola opätovne zavedené pre hypotetickú temnú energiu zrýchľujúceho rozpínania vesmíru, pričom hlavnou zložkou je druh energie obsiahnutý v samotnom časopriestore, nazývaný energia vákua. Práve táto energia má vesmír posúvať ďalej od seba a urýchľovať expanziu.

Ani táto teória nie je bez chýb

V tejto teórii existuje tiež niekoľko problémov, pričom jedným z najvážnejších je existencia čiernych dier. Ich extrémnej gravitácii je totiž len veľmi ťažké odporovať, najmä pokiaľ ide o ich centrum. Za horizontom udalostí sa totiž naša fyzika a všetko čo poznáme rozpadá v singularite.

Nová štúdia však naznačuje, že čierne diery naberajú na hmote spôsobom, ktorý je v súlade s existenciou energie vákua, respektíve samotné čierne diery obsahujú energiu vákua, čím predstavujú zdroj temnej energie a odstraňujú existenciu singularity.

K týmto výsledkom vedci dospeli štúdium vývoja starých a spiacich (neaktívnych) čiernych dier. Presnejšie sa vedci zamerali na obrie eliptické galaxie, ktoré sa vytvorili na takmer samom počiatku vesmíru a postupom času sa stali neaktívnymi.

Keďže čierne diery v ich strede zhasli (prestali pohlcovať materiál), v ich okolí muselo zostať len veľmi málo materiálu. To naopak znamená, že ich ďalší rast nemožno vysvetliť konvenčnými astrofyzikálnymi procesmi (požieraním hviezd, hviezdneho materiálu v blízkosti, prípadne ich fúziou).

Porovnanie týchto galaxií s lokálnymi eliptickými galaxiami, ktoré sú taktiež staré a mŕtve, potom vyplynulo, že čierne diery rastú omnoho viac, ako je možné vysvetliť ich fúziou a narastaním (pojedaním materiálu). Dnešné čierne diery sú totiž až 20-násobne väčšie, než boli čierne diery pred 9 miliardami rokov.

Vedci okrem toho vykonali aj ďalšie merania, ktoré vykazovali zhodu medzi veľkosťou vesmíru a hmotnosťou čiernych dier, čo podľa nich naznačuje, že odhadované množstvo temnej energie vo vesmíre je možné vysvetliť energiou vákua čiernej diery.

Ďalej sa odborníci nazdávajú, že ide vôbec o prvý pozorovací dôkaz, že čierne diery majú energiu vákua, takže sú svojím spôsobom „spojené“ s expanziou vesmíru.

Aby toho nebolo málo, hmotnosť čiernych dier sa zvyšuje spolu s expanziou vesmíru, čo je jav nazývaný ako „kozmologická väzba“. Ak tieto zistenia budú potvrdené aj ďalšími nezávislými pozorovaniami a štúdiami, naše chápanie toho, čo je čierna diera, bude potrebné predefinovať.