Universumi laienemise põhjus võib peituda musta augu keskmes

 (30)
Universumi laienemise põhjus võib peituda musta augu keskmes
Hiljuti valmis spetsiaalselt musta augu pildistamiseks loodud EHT-teleskoobi abil esimene pilt mustast august (ja selle varjust). / Wikimedia Commons / ESO

Uus hüpotees: mõned mustad augud võivad endas peita tumeenergia-mulle, mis universumit kiirenevalt paisutavad.

Universumi paisumise mudeldamisel kasutatavatesse eeldustesse paranduse sisseviimise hiljutise ettepanku valguses on põhjust heita värske pilk poole sajandi tagusele hüpoteesile nn geneerilistest tumeenergiakehadest (ingl GEODE; Generic Object of Dark Energy).

Kui välja pakutud uus versioon klassikalisest kosmoloogilisest mudelist osutub korrektseks, tähendab see, et mõned mustad augud võivad endas peita puhtast tumeenergiast koosnevaid tuumasid, mis universumit laienemas hoiavad.

Hawaii ülikooli astrofüüsik Kevin Croker ja matemaatik Joel Weiner ühendasid jõud, et kõigutada 80 aastat püsinud üldtunnustatud eeldust, mille kohaselt pole sellel, mida universum sisaldab, palju pistmist maailmaruumi paisuvate gabariitidega.

Fundamentaalsete füüsikareeglite uudne alternatiivne tõlgendus ei muudaks mitte ainult seda, kuidas oleme seni aru saanud universumi paisumisest. Võimalik, et ümber tuleb hinnata ka viisid, mil universumi paisumine võib mõjutada kompaktseid kehasid nagu kokkuvarisevate tähtede tuumad.

13,8 miljardit aastat kestnud paisumist kirjeldavad valemid pani veidi vähem kui sajandi eest esmakordselt paberile Vene füüsik Aleksandr Friedmann. Nende valemite põhjal sai tuletada lahenduse Einsteini üldrelatiivsusteooriale, mis on kujunenud nüüdisaegse mastaapse kosmoloogilise mudeli vundamendiks.

Seotud lood:

Ehkki Friedmanni võrrandid on olnud kasulikud, rajanevad need eeldusel, et kõik paisuvas ruumis ringi triivivad objektid koosnevad enam-vähem samast ainest ja on jaotunud suhteliselt ühtlaselt.

See tähendab, et kosmoloogiliste arvutuste tegemisel üldiselt eiratakse tähti ja galaktikaid — samamoodi nagu järve hüdrodünaamika kaardistamisel ei võeta enamasti arvesse partide käitumist. Croker ja Weiner esitavad aga küsimuse, mis võiks juhtuda ruumi ja selles sisalduvate kehadega, kui viiksime nende võrrandite aluseks olevatesse eeldustesse sisse mõned mõistuspärased parandused.

Crokeri ja Weineri korrigeeritud mudeli kohaselt võib kujundlike partide keskmistatud panus järvevee liikumisele siiski mõju avaldada. Lisaks mõjutaks „järve“ paisumine ka „partide“ liikumist, nii et nood liigilisest kuuluvusest sõltuvalt kas saavad energiat juurde või kaotavad seda.

Too tõlgendus tähendab, et teatud nähtuste, nt tähtede hääbumise kirjeldamisel tuleks universumi paisumist arvesse võtta.

1966. aastal kirjeldas Vene füüsik Erast Gliner, kuidas Suure Paugu läheduses võivad mõnede ruumipiirkondade tihedused meenutada — relativistlikus plaanis — vaakuumi, mis võib gravitatsioonile vastumõju avaldada. Väljastpoolt näeks selline piirkond välja nagu must auk, kuid selle sisemus meenutaks hoopis end ümbritseva universumi piiride vastu suruvat energiamulli.

Pool sajandit hiljem on astrofüüsikud ametis just sellise „suruva jõu“ otsimisega, et selgitada selle abil universumi kiirenevat paisumist. Nüüdisajal nimetame seda jõudu tumeenergiaks. Kas Glineri relativistliku eimiski taskud võiksid olla universumi paisumist kiirendava jõu allikaks?

Crokeri ja Weineri töö annab mõista, et kui vaid mõned ürgsetest tähtedest muutusid kokku varisedes geneerilisteks tumeenergiakehadeks ehk GEODE-deks, mitte tüüpilisemateks singulaarsuse ümber mässunud ruumisoppideks e mustadeks aukudeks, näeks nende keskmine mõju kosmilise ruumi paisumisele välja täpselt nagu tumeenergia.

Uurijad ei piirdunud selle tulemusega, vaid kõrvutasid oma korrigeeritud mudelit ka gravilaine-detektoriga LIGO tuvastatud mustade aukude kokkupõrkamisel tekkinud gravitatsioonilainete vaatlusandmetega.

Selleks, et matemaatika klappima panna, on seni eeldatud, et liitunud musti auke moodustanud tähed tekkisid väikese metallisisaldusega kosmilises keskkonnas, mis tähendab, et need olid suhteliselt haruldased.

Tehniliste eelduste kohaselt peaks GEODE-de energia universumi kasvades arenema, mis teeb sellest sininihke kosmoloogilise ekvivalendi. Kui liitunud mustad augud olid GEODE-d, kaob vajadus eeldada, et need tekkisid ebatavalises kosmosepiirkonnas.

Seesuguste eelduste katseline kontrollimine on kriitiliselt tähtis osa füüsikast. Praegu on uurijad veel väga kaugel GEODE-de lisamisest ebatavaliste astrofüüsikaliste kehade ametlikku loendisse, kuid pole siiski välistatud, et nende näol on tegu universumi tumedate südametega, mida teadlased on juba pikka aega otsinud.

Uurimus ilmus teadusajakirjas The Astrophysical Journal.