科学家首次发现黑洞是暗能量来源的证据
NGC524：NGC 524 是双鱼座中的一个透镜状星系。它距离地球约9000万光年。
对星系中心超大质量黑洞的观测指出暗能量的可能来源——宇宙“失踪”的 70%。
对古老和休眠星系的测量表明，黑洞的增长速度超过预期，这与爱因斯坦引力理论中预测的现象一致。这个结果可能意味着不需要在我们的宇宙图景中添加任何新的东西来解释暗能量：黑洞与爱因斯坦的引力相结合就是暗能量的来源。
这一结论是由来自九个国家的 17 名研究人员组成的团队得出的，该团队由夏威夷大学领导，包括伦敦帝国理工学院和 STFC RAL 空间物理学家。这项工作以两篇论文的形式发表在《天体物理学杂志》和《天体物理学杂志快报》杂志上。
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时间增长的，并且可能已经找到了最大的答案之一宇宙学中的问题。”
研究合著者、来自 STFC RAL Space 的 Chris Pearson 博士说：“如果该理论成立，那么这将彻底改变整个宇宙学，因为我们终于找到了暗能量起源的解决方案20 多年来一直困扰着宇宙学家和理论物理学家。”
重力与暗能量
在 1990 年代，人们发现宇宙正在加速膨胀——一切都在以越来越快的速度远离其他一切。这很难解释——宇宙中所有物体之间的引力应该会减缓膨胀。
为了解释这一点，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——一个对抗引力并防止宇宙坍缩的 “宇宙学常数”。
这个概念随着宇宙加速膨胀的发现而复活，其主要成分是时空本身包含的一种能量，称为真空能。这种能量将宇宙推得更远，加速膨胀。
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。
RAL Space 的 Chris Pearson 博士的解说视频
新结果表明，黑洞增加质量的方式与它们包含真空能量的方式一致，提供了暗能量的来源，并消除了在其中心形成奇点的需要。
黑洞成长的烦恼
这个结论是通过研究九十亿年的黑洞演化得出的。当大质量恒星走到生命的尽头时，就会形成黑洞。当在星系中心发现时，它们被称为超大质量黑洞。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。为了发现仅这些影响是否可以解释超大质量黑洞的增长，该团队研究了跨越 90 亿年的数据。
研究人员研究了一种特殊类型的星系，称为巨型椭圆星系，它在宇宙早期演化，然后进入休眠状态。休眠星系已经完成了恒星的形成，只剩下很少的物质供其中心的黑洞吸积，这意味着这些正常的天体物理过程无法解释任何进一步的生长。
将对遥远星系（年轻时）的观测与本地椭圆星系（古老且死去的星系）的观测结果进行比较，发现其增长比吸积或合并预测的要大得多：今天的黑洞比 90 亿年前大 7-20 倍前。
宇宙耦合
在宇宙演化的不同阶段对相关星系群的进一步测量表明，宇宙的大小与黑洞的质量之间非常吻合。这些表明，宇宙中测量到的暗能量可以用黑洞真空能量来解释。
这是第一个观测证据表明黑洞实际上包含真空能量，并且它们与宇宙的膨胀“耦合”，随着宇宙的膨胀质量增加——这种现象称为“宇宙学耦合”。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。
研究第一作者 Duncan Farrah，夏威夷大学天文学家和前帝国理工学院博士。学生，说，“我们真的同时在说两件事：有证据表明典型的黑洞解决方案在很长很长时间内对你不起作用，而且我们有第一个提议的暗能量天体物理来源。”
“这意味着，虽然，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：爱因斯坦黑洞引力理论是暗能量。”
编辑：澜澜
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