Международная команда учёных, участвующая в миссии Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), предложила революционную теорию: чёрные дыры могут быть источником тёмной энергии — загадочной силы, ответственной за ускоренное расширение Вселенной. Исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters (PRL) 21 августа 2025 года, опирается на данные DESI и наблюдения космического микроволнового фона, открывая новые горизонты в понимании космоса.

Чёрные дыры и тёмная энергия

Тёмная энергия, составляющая около 70% энергии Вселенной, долгое время считалась неизменной величиной. Однако последние измерения DESI показали, что её влияние на расширение Вселенной эволюционирует со временем. Новая гипотеза, известная как модель космологически связанных чёрных дыр (Cosmologically Coupled Black Holes, CCBH), предлагает объяснение: чёрные дыры, образующиеся при коллапсе массивных звёзд, могут преобразовывать обычное вещество (барионную материю) в тёмную энергию.

«Когда звёзды коллапсируют в чёрные дыры, запускается процесс, который постепенно преобразует падающее вещество в тёмную энергию. Эта трансформация идёт синхронно с темпами звездообразования и позволяет модели естественным образом согласовываться как с ранними, так и с поздними космическими наблюдениями», — пояснили авторы исследования.

Согласно модели CCBH, чёрные дыры не являются «спагеттифицирующими» объектами с сингулярностью, а представляют собой «пузыри» тёмной энергии, стабилизированные внутри радиуса Шварцшильда. Это позволяет им взаимодействовать с расширяющейся Вселенной, увеличивая плотность тёмной энергии со временем.

Решение парадокса нейтрино

Одним из ключевых достижений новой модели стало устранение проблемы с массой нейтрино — «призрачных» частиц, которые являются вторыми по численности во Вселенной после фотонов. Предыдущие интерпретации данных DESI в рамках стандартной космологической модели указывали на «отрицательную» массу нейтрино, что физически невозможно. Модель CCBH решает этот парадокс, показывая, что превращение барионного вещества в тёмную энергию уменьшает общее количество материи в поздней Вселенной, оставляя достаточно места для положительной массы нейтрино, согласующейся с земными экспериментами.

«Вы находите, что вероятностное распределение массы нейтрино указывает не только на положительное значение, но и на число, полностью соответствующее наземным экспериментам», — отметил соавтор исследования Рогир Виндхорст из Университета штата Аризона.

Как это работает?

Модель CCBH связывает производство тёмной энергии с процессом звездообразования, который измеряется телескопами Hubble и James Webb. Когда массивные звёзды коллапсируют в чёрные дыры, их вещество превращается в тёмную энергию, что увеличивает скорость расширения Вселенной. Этот процесс объясняет, почему плотность тёмной энергии, по данным DESI, растёт со временем, а также устраняет расхождения в измерениях скорости расширения Вселенной (постоянной Хаббла).

«CCBH-модель количественно связывает явления, которые на первый взгляд не должны быть связаны. Это смешение масштабов, большого и малого, противоречит нашей привычной линейной интуиции», — отметил соавтор Дункан Фарра из Гавайского университета.

Подтверждение гипотезы

Данные DESI, собранные с помощью 5000 роботизированных «глаз» на телескопе Mayall в обсерватории Китт-Пик (Аризона), позволили учёным создать точные карты миллионов галактик, охватывающих миллиарды лет космической истории. Эти карты показали, что плотность тёмной энергии увеличивается синхронно с ростом числа чёрных дыр, что подтверждает гипотезу CCBH.

Ранее модель уже получила поддержку благодаря наблюдениям за ростом сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик, которые также демонстрируют связь с тёмной энергией. Исследователи подчёркивают, что для окончательного подтверждения теории необходимы дополнительные наблюдения и более строгие тесты.

Почему это важно?

Если гипотеза CCBH подтвердится, она радикально изменит наше понимание эволюции Вселенной. Тёмная энергия, вместо того чтобы быть статичной «константой», оказывается динамическим процессом, связанным с жизненным циклом звёзд и чёрных дыр. Это также открывает новые перспективы для изучения экзопланет и галактик, поскольку чёрные дыры, возможно, играют ключевую роль в космологической динамике.

«Фундаментально, вопрос о том, являются ли чёрные дыры источником тёмной энергии, связанной с расширением Вселенной, перестал быть чисто теоретическим. Теперь это экспериментальный вопрос», — подчеркнул Грегори Тарле, соавтор исследования из Мичиганского университета.

Вкратце…

Новая гипотеза, предложенная командой DESI, утверждает, что чёрные дыры, образующиеся при коллапсе звёзд, превращают вещество в тёмную энергию, обеспечивая ускоренное расширение Вселенной. Модель CCBH, опубликованная в Physical Review Letters, объясняет эволюцию тёмной энергии и решает парадокс массы нейтрино, возвращая её в положительный диапазон. Подтверждённая данными DESI и наблюдениями звездообразования, эта теория может перевернуть космологию, показав, что чёрные дыры — не просто разрушители, а ключевые «двигатели» Вселенной. Учёные продолжают собирать данные, чтобы проверить гипотезу, которая обещает изменить наше представление о космосе.