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撰文 | 王昱

自从观测到宇宙加速膨胀以来，宇宙学家就不得不向宇宙学方程中加入一个修正项来解释这种现象。没人知道这个修正项是什么，也没人知道它从何起源，便将它称为暗能量。今天的观测表明，宇宙是由4.9%的物质，26.8%的暗物质和68.3%的暗能量组成。对于暗物质，我们就算不知道它究竟是什么，却至少能通过间接手段观测到它的分布；但对于暗能量，大多天文学家仍是一头雾水。

美国夏威夷大学领导的国际研究团队观测了宇宙早期的黑洞，并和今天的黑洞进行对比。他们发现，黑洞质量增长的速度比理论预言快很多。而他们认为，可能就是这种异常导致了宇宙的加速膨胀——如果现实真的是这样，那么完全没有必要在当前的宇宙模型中引入暗能量，或者可以换一种说法：所谓的暗能量源于超大质量黑洞。

研究团队成员，英国卢瑟福-阿尔普顿国家实验室（RAL Space）的克里斯·皮尔逊（Chris Pearson）表示：“如果该理论成立，那么将彻底改变整个宇宙学。因为我们终于找到了暗能量起源的解释，这是个困扰了宇宙学家和理论物理学家20多年的问题。” 

该研究团队从数据库中挑选了一类特殊的星系：巨型椭圆星系。他们对比了90亿年前的巨型椭圆星系和今天的巨型椭圆星系，发现星系中超大质量黑洞的质量在90亿年间增大了7～20倍。巨型椭圆星系在宇宙早期就已经度过了活跃期，进入休眠状态，只留下很少的物质供黑洞吸积。从理论上来说，超大质量黑洞根本不可能通过正常的吸积过程增长这么多倍。

在排除了吞并矮星系，黑洞合并的可能性后，研究团队发现，宇宙的大小和黑洞的质量变化竟然存在非常强的耦合性。虽然细节仍不清楚，但研究人员猜想，这或许能用黑洞中包含的广义相对论真空能来解释。如果真的是这样，就能同时解释黑洞的质量异常增长和暗能量的起源，还不需要引入额外的假设。

因为该理论过于新颖，并且只是根据相关性提出的初步猜想，研究团队将整个研究成果拆成了两篇论文，偏观测的那一篇发表在《天体物理学报》（The Astrophysical Journal）上，而理论部分则发表在《天体物理学报通信》（The Astrophysical Journal Letters）上。

国家天文台研究员高长军（并未参与此项研究）长期研究宇宙学、广义相对论和黑洞物理，他表示：“该研究表明，黑洞的质量增长，除了需要捕获普通物质之外，还需要依靠捕获暗能量。我们曾经做过一些计算，发现黑洞捕获暗能量，其质量确实是增加的。这样，在导致宇宙加速膨胀的暗能量密度中，黑洞理所当然会贡献一部分。”