研究人员强化了这样一个理论，即物质在巨大的恒星经历坍缩并转变为黑洞时会转化为暗能量。
将近140亿年前，在大爆炸的早期时刻，一种未知的能量导致年轻宇宙的爆炸性扩张，形成了所有已知的物质，这一观点得到了广泛接受的膨胀宇宙模型的支持。
这种古老的能量与今天的暗能量共享一些基本特征，目前的暗能量被视为我们这一时代最大的谜团之一，至少在一个可测量的标准下：它构成了宇宙的大约70%，但科学家对其真实本质仍感到不确定。
密歇根大学的物理学教授、该研究的共同作者格雷戈里·塔尔表示：“如果你思考这个问题，即‘在后来的宇宙中，我们在哪里观察到与宇宙开始时一样强烈的引力？’答案是在黑洞的核心。”他还表示：“可以想象，在膨胀过程中发生的事情是倒转的，即巨型恒星的物质在引力坍缩期间转变为暗能量——类似于一个迷你大爆炸以反向方式发生。”
塔尔和来自五个不同机构的团队在《宇宙学与天体粒子物理学期刊》上发布的一项新研究通过利用来自暗能量光谱仪（DESI）的最新发现，支持了这一假设。DESI由5000个机器人传感器组成，固定在位于基特峰国家天文台的梅约尔望远镜上，该天文台位于托霍诺·奥德汉民族的领土上。
亚利桑那州立大学的助理研究科学家、研究的主要作者凯文·克罗克指出：“如果黑洞包含暗能量，它们可以与扩张的宇宙相互作用并共同增长，从而导致其加速增长。虽然我们无法深入了解这种相互作用的细节，但我们可以观察到证据表明确实在发生。”
DESI五年调查的初始数据提供了有趣的证据，表明暗能量的密度随着时间的推移而增长。研究人员认为这一观察结果非常重要，因为它与宇宙历史上黑洞数量和质量增加的模式相一致。
共同作者、波士顿大学的名誉物理学教授史蒂夫·阿伦评论道：“当我第一次加入这个项目时，我相当怀疑。然而，在整个过程中我始终保持开放的心态，当我们开始进行宇宙学计算时，我想，‘这是一种非常有趣的方式来解释暗能量。’”
DESI的影响
为了寻找来自黑洞的暗能量的支持，团队分析了DESI测量的数千万个遥远星系的数据。该仪器回溯数十亿年过去的数据，以便精确计算宇宙的扩张率。这些发现可以帮助确定暗能量水平随时间的变化。
研究人员将这些信息与宇宙历史中由于巨大恒星死亡而形成的黑洞的频率进行了比较。
夏威夷大学的物理学副教授、该研究的共同作者邓肯·法拉表示：“这两种现象很好地匹配——由巨大恒星的灭亡形成的新黑洞与宇宙中暗能量的增加相对应。这使得黑洞可能是暗能量来源的说法更为可信。”
这项研究为越来越多的研究增加了内容，探索黑洞与暗能量之间可能存在的联系。2023年的一项研究，包括目前论文的几位作者，报告了暗能量与位于星系中心的超级大黑洞之间的潜在相互关系。这项早期的研究促使其他团队在宇宙不同位置的黑洞中寻找类似的相关性。
共同作者、曾担任美国证券交易委员会总法律顾问的天体物理学家布莱恩·卡特赖特解释道：“那些研究基于它们的增长速率检验暗能量与黑洞之间的关系。我们的新论文通过它们的形成时间将它们联系在一起。”
新论文的一个显著区别是，它主要关注年轻黑洞，与之前研究的黑洞相比。这些黑洞是在恒星形成——与黑洞形成相互关联——已经开始而非仅刚开始的时候创建的。
共同作者、亚利桑那州立大学的跨学科科学家罗基尔·温德霍斯特表示：“这项分析发生在宇宙时间线的更晚阶段，并且基于哈勃和詹姆斯·韦伯太空望远镜对黑洞产生和扩展的新观察。”
克罗克提到：“下一步是确定这些黑洞的位置以及它们在过去80亿年中的运动。科学家目前正在努力缩小这一范围。”
科学探索需要多种调查路径和观察，随着DESI的投入使用，理解暗能量的探索才刚刚开始。
阿伦评论道：“这将增强我们对暗能量的理解，以及它是否继续支持黑洞假说。作为一项实验计划，这很了不起。你可以持有先入之见，也可以不持有，但我们的发现来源于数据和观察。”
无论未来观察结果如何，目前的工作标志着暗能量研究的重要转变，团队表示。
塔尔得出结论：“基本上，黑洞是否是暗能量、与它们所处的宇宙相关的问题，已经从理论问题转变为实验性问题。”
