بر اساس پژوهشی جدید، سیاهچالههای غول‌پیکر ممکن است حامل موتورهای محرک انبساط جهان یا انرژی اسرارآمیز تاریک باشند. وجود انرژی تاریک بر اساس رصد ستاره‌ها و کهکشان‌ها ثابت شده است، اما تاکنون هیچ‌کس نتوانسته به ماهیت و سرچشمه‌ی آن پی ببرد.
ماده‌ی آشنای اطراف ما تنها ۵ درصد از همه چیز جهان را تشکیل می‌دهد. ۲۷ درصد دیگر از جهان را ماده تاریک تشکیل می‌دهد که هیچ نوری را جذب یا منتشر نمی‌کند. از طرفی بخش زیادی از کیهان یا نزدیک به ۶۸ درصد آن از انرژی تاریک تشکیل شده است.
بر اساس شواهد جدید، سیاه‌چاله‌ها احتمالا منبع انرژی تاریکی هستند که به انبساط جهان سرعت می‌بخشد. این پژوهش حاصل کار ۱۷ ستاره‌شناس در نه کشور است که به سرپرستی دانشگاه هاوایی انجام شد. پژوهشگرهای بریتانیایی از شرکت رال اسپیس، دانشگاه آزاد انگلیس و کالج سلطنتی لندن در این پژوهش همکاری کردند.
پژوهشگرها با مقایسه‌ی سیاهچالههای کلان‌جرم درطول ۹ میلیارد سال از تاریخ کیهان، به سرنخی دست یافتند که نشان می‌دهد اجرام غول‌پیکر حریص که در قلب اغلب کهکشان‌ها قرار دارند می‌توانند منبع انرژی تاریک باشند. مقاله‌‌های این پژوهش در تاریخ‌های ۲ و ۱۵ فوریه در دو مجله‌ی The Astrophysical Journal و The Astrophysical Journal Letters منتشر شدند. کریس پیرسون یکی از مؤلفان پژوهش و اخترفیزیک‌دان آزمایشگاه آپلتون رادرفورد (RAL) در بریتانیا می‌گوید:
این نظریه که سیاه‌چاله‌ها می‌توانند حامل چیزی به نام انرژی خلأ (تجسمی از انرژی تاریک) باشند، جدید نیست و بحث تئوری آن درواقع به دهه‌ی ۱۹۶۰ بازمی‌گردد؛ اما پژوهش جدید فرض می‌کند انرژی تاریک (و بنابراین جرم سیاه‌چاله‌ها) به‌مرورزمان با انبساط جهان افزایش می‌یابد. پژوهشگرها نشان دادند چه مقدار از انرژی تاریک جهان را می‌توان به این فرآیند تخصیص داد. بر اساس یافته‌ها، سیاه‌چاله‌ها می‌توانند پاسخی برای مقدار کل انرژی تاریک در جهان کنونی را داشته باشند. نتیجه‌ی این معما می‌تواند یکی از بنیادی‌ترین مسائل کیهان‌شناسی مدرن را حل کند.
انبساط سریع
جهان ما از زمان بیگ‌بنگ در حدود ۱۳٫۷ میلیارد سال پیش شروع شد. انرژی ناشی از این انفجار فضا زمانی باعث انبساط سریع جهان شد، به‌طوری‌که تمام کهکشان‌ها با سرعت سرسام‌آوری از یکدیگر دور شدند. بااین‌حال ستاره‌شناس‌ها انتظار داشتند سرعت این انبساط به دلیل تأثیر گرانش تمام مواد موجود در کیهان، آهسته شود. این نگرش نسبت به جهان تا دهه‌ی ۱۹۹۰ حاکم بود؛ یعنی زمانی که تلسکوپ فضایی هابل به یافته‌ای عجیب رسید. رصد ستاره‌های در حال انفجار دوردست نشان داد که در گذشته جهان با سرعت کمتری نسبت به حال حاضر در حال انبساط بوده است.
بنابراین برخلاف تصور پیشین، نه‌تنها انبساط جهان براثر گرانش کند نشده، بلکه در حال افزایش و سرعت گرفتن است. این نتیجه بسیار غیرمنتظره بود و ستاره‌شناس‌ها به دنبال توجیه آن بودند. به‌این‌ترتیب این فرض مطرح شد که «انرژی تاریک» با قدرت زیادی اجرام را از یکدیگر دور می‌سازد. مفهوم انرژی تاریک به یک ثابت کیهانی پیشنهادی از سوی آلبرت اینشتین که مخالف گرانش است و مانع از فروپاشی جهان می‌شود، شباهت بسیار داشت، اما بعدها رد شد.
انفجارهای ستاره‌ای
اما انرژی تاریک دقیقا چیست؟ به نظر می‌رسد پاسخ به این پرسش در راز کیهانی دیگری نهفته است: سیاه‌چاله‌ها. سیاه‌چاله‌ها معمولا هنگام انفجار و مرگ ستاره‌های کلان‌جرم متولد می‌شوند. گرانش و فشار موجود در این انفجارهای شدید باعث فشرده‌سازی مقدار زیادی از مواد در یک فضای کوچک می‌شود. برای مثال، ستاره‌ای تقریبا هم‌جرم با خورشید می‌تواند در فضایی به اندازه‌ی تنها چند ده کیلومتر فشرده شود.
کشش گرانشی سیاه‌چاله به قدری قوی است که حتی نور هم نمی‌تواند از آن بگریزد و همه چیز جذب آن می‌شود. در مرکز سیاه‌چاله فضایی به نام تکینگی قرار دارد که در آن ماده به نقطه‌ی چگالی بی‌نهایت می‌رسد. مسئله اینجاست که تکینگی‌ها در حالت طبیعی نباید وجود داشته باشند.
سیاهچالههای مرکز کهکشان بسیار سنگین‌تر از سیاهچالههای حاصل از مرگ ستاره‌ها هستند. جرم سیاهچالههای «کلان‌جرم» کهکشانی می‌تواند به میلیون‌ها تا میلیاردها برابر جرم خورشید برسد. اندازه‌ی تمام سیاه‌چاله‌ها از طریق جمع‌آوری و انباشته‌سازی ماده و بلعیدن ستاره‌های نزدیک به آن‌ها یا ادغام با سیاهچالههای دیگر افزایش می‌یابد؛ بنابراین انتظار داریم این اجرام با کهنه شدن، بزرگ‌تر هم بشوند. پژوهشگرها در آخرین مقاله، به بررسی سیاهچالههای کلان‌جرم مراکز کهکشان پرداختند و دریافتند که جرم این اجسام درطول میلیاردها سال افزایش یافته است.
بازنگری بنیادی
پژوهشگرها به مقایسه‌ی رصدهای گذشته و حال کهکشان‌های بیضوی شکل پرداختند که فاقد فرآیند شکل‌گیری ستاره‌ای هستند. این کهکشان‌های مرده تمام سوخت خود را مصرف کرده‌اند و درنتیجه، افزایش تعداد سیاهچالههای آن‌ها به‌مرورزمان را نمی‌توان به فرآیندهای عادی که شامل رشد سیاه‌چاله‌ها با انباشته‌سازی ماده است، نسبت داد.
در عوض، پژوهشگرها پیشنهاد دادند که این سیاه‌چاله‌ها در واقع حامل انرژی خلأ هستند که رابطه‌ی مستقیمی با انبساط جهان دارد بنابراین با انبساط جهان، جرم آن‌ها هم افزایش پیدا می‌کند.
آشکارسازی انرژی تاریک
دو گروه از پژوهشگرها به مقایسه‌ی جرم سیاهچالههای مرکز دو مجموعه از کهکشان‌ها پرداختند. یک مجموعه کهکشان‌های جوان و دوردست با نورهایی بودند که از نه میلیارد سال پیش سرچشمه می‌گیرند درحالی‌که گروه نزدیک‌تر و قدیمی‌تر تنها در فاصله‌ی چند میلیون سال نوری قرار داشتند. ستاره‌شناس‌ها متوجه شدند سیاهچالههای غول‌پیکر، بین هفت تا بیست برابر بزرگ‌تر از گذشته شده‌اند به‌طوری‌که این رشد زیاد را نمی‌توان صرفا با بلعیدن ستاره‌ها یا برخورد و ادغام با سیاهچالههای دیگر توجیه کرد.
درنتیجه این فرض مطرح شد که احتمالا سیاه‌چاله‌ها همراه با جهان در حال رشد هستند و با نوعی انرژی فرضی موسوم به انرژی تاریک یا خلأ که به انبساط آن‌ها می‌انجامد، بر نیروهای جذب نور و نابودکننده‌ی ستاره‌ای مرکز خود غلبه می‌کنند.
اگر انرژی تاریک در حال انبساط، داخل هسته‌ی سیاه‌چاله‌ها باشد می‌تواند دو معمای دیرینه‌ی نسبیت عام اینشتین را حل کند؛ نظریه‌ای که نشان می‌دهد گرانش چگونه بر جهان در مقیاس‌های عظیم تأثیر می‌گذارد. یافته‌ی جدید در درجه‌ی اول ثابت می‌کند جهان چگونه براثر نیروی فراگیر و عظیم گرانشی از هم نمی‌پاشد و در درجه‌ی دوم نیاز به تکینگی‌ها (نقاط بی‌نهایتی که در آن‌ها قوانین فیزیکی نقض می‌شوند) را برای توصیف عملکرد قلب تاریک سیاه‌چاله‌ها از بین می‌برد.
ستاره‌شناس‌ها برای تأیید یافته‌های خود نیاز به رصدهای بیشتری از جرم سیاه‌چاله‌ها درطول زمان دارند و در عین حال باید افزایش جرم را منطبق با انبساط جهان بررسی کنند.
