Приблизительно в 1920-х годах астрономам стало известно о том, что наша Вселенная расширяется. Несколько десятилетий после этого считалось, что темп этого расширения будет замедляться со временем под воздействием сил гравитации всей материи. Но в 1990-х годах астрономы, использующие космический телескоп Hubble, обнаружили, что на самом деле все обстоит совсем наоборот. Чем дальше находится космический объект, тем быстрее он удаляется от нас. И этот факт указывает на то, что процесс расширения Вселенной ускоряется со временем.
Этот факт сделал недостоверными все существовавшие на тот момент времени теории и модели. И для заполнения образовавшейся пустоты было сформулировано понятие темной энергии, таинственной силы, действие которой обратно гравитации и которая вынуждает все объекты отталкиваться друг от друга, а Вселенную - расширяться. Астрономы искали признаки существования темной энергии все время, используя известные им факты и данные наблюдений. Но до последнего времени это не принесло никаких результатов, несмотря на множество выдвинутых предположений и сформулированных теорий.
К такой теории можно отнести и новую теорию, выдвинутую международной группой, в состав которой входят 17 ученых из научных учреждений 9 разных стран. Согласно этой теории, источником и местом, в котором "скрывается" темная материя являются черные дыры, и вся прелесть новой теории заключается в том, что она практически не конфликтует и не перечит другим фундаментальным космологическим теориям.
Всем известно, что вакуум далеко не так пуст, как это считалось ранее, в нем присутствует, пусть и малое, количество атомов водорода и других элементов, и он буквально пронизан случайными квантовыми колебаниями, порождаемыми призрачными частицами, появляющимися и исчезающими практически сразу. Эти колебания определяют такое понятие, как энергия вакуума, которая создает давление, способное работать против сил гравитации и стимулировать процесс расширения Вселенной. В некоторых из моделей эта энергия вакуума концентрируется в черных дырах и ученым, наконец, удалось найти первые доказательства этого.
Упомянутая выше группа ученых изучала процесс эволюции черных дыр, располагающихся в центральных областях галактик, за предыдущие девять миллиардов лет. Эти черные дыры, как хорошо известно, наращивают свою массу, потребляя в огромных количествах газ, пыль, планеты, звезды и даже другие черные дыры. Но есть класс галактик, называемый гигантскими эллиптическими галактиками, в которых уже не осталось запасов материала для роста центральных черных дыр, и можно бы было ожидать, что эти черные дыры прекратят процесс набора массы.
Исследователи сравнили массы черных дыр в самых далеких эллиптических галактиках с черными дырами в галактиках, которые ближе к нам по расстоянию и по времени. И оказалось, что черные дыры в более близких галактиках в 7-20 раз крупней и массивней, чем черные дыры в галактиках, существовавших 9 миллиардов лет назад. Это указывает на то, что черные дыры могут набирать массу при помощи какого-то другого дополнительного механизма, и если в этом механизме принимает участие энергия вакуума, то она может конвертироваться в темную энергию за счет явления, называемого космологическим сцеплением (cosmological coupling), и оказывать влияние на ускоряющееся расширение Вселенной.
Исследователи заявляют, что это первые доказательства, полученные путем наблюдений, того, что черные дыры концентрируют и конвертируют энергию вакуума. А проведенные расчеты показали, что количество содержащейся в черных дырах энергии вакуума приблизительно равно количеству темной энергии, измеренной на основании данных о расширении Вселенной.
Как уже упоминалось выше, в нынешнее время не существует недостатка в теориях касательно темной энергии и ускорения расширения Вселенной. Но, со слов ученых, новая модель выглядит достаточно "стройной", и она не требует новых добавок и изменений к существующим моделям. И, "бело пятно" темной энергии может быть "закрыто" черными дырами, что предсказывается Общей теорией относительности Альберта Эйнштейна.
А в качестве дополнительного бонуса, новая теория объясняет еще одну из космологических загадок. Согласно текущим теоретическим моделям черные дыры сжимают все в них попадающее в бесконечно плотную сингулярность, точку, в которой царствуют совершенно иные законы физики и не работают классические законы. Сингулярности, по крайней мере с математической точки зрения, невозможны, но физики или находят какие-то искусственные приемы, или принимают это так как есть, соглашаясь с неполнотой существующих моделей. Но если черные дыры, согласно новой теории, содержат энергию вакуума, нужды в понятии сингулярности больше нет, и они (сингулярности) могут не существовать.
Новая теория и модели, хоть уже и подкреплены некоторым количеством результатов практических наблюдений, но они все еще нуждаются в проведении дальнейших наблюдений и исследований с целью получения более надежного подтверждения.