Черные дыры сделаны из темной энергии?

По предположениям физиков, космологически большая система (Вселенная) нечувствительна к элементам малых систем, содержащихся в ней. Кевин Крокер, научный сотрудник факультета физики и астрономии, и Джоэль Вайнер, преподаватель математического факультета, показали, что это предположение может оказаться неверным для компактных объектов, которые остаются после коллапса и взрыва очень крупных звезд.

Ученые продемонстрировали, что скорость роста Вселенной может стать чувствительной к усредненному вкладу таких компактных объектов. Аналогично, сами объекты могут быть связанны с ростом Вселенной, получая или теряя энергию в зависимости от состава. Этот результат значителен, поскольку обнаруживает неожиданные связи между физикой космологических и компактных объектов, что приводит к многим новым наблюдательным предсказаниям.

Одним из следствий этого исследования является то, что скорость роста Вселенной предоставляет информацию о том, что происходит со звездами в конце их жизни. Астрономы обычно предполагают, что черные дыры образуются из умирающих больших звезд, но это не единственный возможный результат. В 1966 году Эраст Глинер предложил альтернативную гипотезу о том, что очень большие звезды разрушаются в то, что теперь можно назвать «Общими объектами темной энергии» (GEODE). Они выглядят как черные дыры снаружи, но содержат тёмную энергию вместо сингулярности.

В 1998 году две независимые группы астрономов обнаружили, что расширение Вселенной ускоряется, что согласуется с наличием равномерного вклада темной энергии. Однако не было признано, что таким образом GEODE могли внести свой вклад. Крокер и Вейнер показали, что, если часть самых старых звезд коллапсирует в GEODE, а не в черные дыры, их усредненный вклад произведет необходимую однородную темную энергию.

Результаты этого исследования также применимы к сталкивающимся двойным звездным системам, наблюдаемым через коллаборацию LIGO-Virgo. В 2016 году LIGO объявила о первом наблюдении того, что казалось слиянием двойной черной дыры. Пара объектов оказалась неожиданно тяжелой - примерно в 5 раз больше массы черной дыры, предсказанной в компьютерном моделировании. Используя исправленный формализм, Крокер и Вейнер рассмотрели, мог ли LIGO-Virgo наблюдать двойное столкновение GEODE, а не черных дыр. Они обнаружили, что GEODE растут со временем вместе со Вселенной, что и ведет к таким столкновениям. Когда происходят столкновения, массы GEODE увеличиваются в 4-8 раз, что грубо согласуется с наблюдениями LIGO-Virgo.

Исследование было опубликовано в выпуске Astrophysical Journal от 28 августа 2019 года.