Evidencia observacional del acoplamiento cosmológico de los agujeros negros y sus implicaciones para una fuente astrofísica de energía oscura

Resumen Las observaciones han encontrado agujeros negros que abarcan 10 órdenes de magnitud en masa a través de la mayor parte de la historia cósmica. La solución del agujero negro de Kerr es, sin embargo, provisional ya que su comportamiento en el infinito es incompatible con un universo en expansión. Los modelos de agujeros negros con un comportamiento realista en el infinito predicen que la masa gravitante de un agujero negro puede aumentar con la expansión del universo independientemente de la acreción o las fusiones, de una manera que depende de la solución interior del agujero negro. Probamos esta predicción considerando el crecimiento de agujeros negros supermasivos en galaxias elípticas en el intervalo 0 < z ≲ 2.5. Encontramos evidencia de crecimiento de masa acoplado cosmológicamente entre estos agujeros negros, excluyendo el acoplamiento cosmológico cero con una confianza del 99.98%. La dependencia del crecimiento de masa con el corrimiento al rojo implica que, a z ≲ 7, los agujeros negros contribuyen con una densidad de energía cosmológica efectivamente constante a las ecuaciones de Friedmann. La ecuación de continuidad requiere entonces que los agujeros negros contribuyan cosmológicamente como energía de vacío. Además, mostramos que la producción de agujeros negros a partir de la historia de formación estelar cósmica da el valor de Ω Λ medido por Planck, al tiempo que es consistente con las restricciones de objetos de halo compacto masivos. Por lo tanto, proponemos que los agujeros negros remanentes estelares son el origen astrofísico de la energía oscura, explicando el inicio de la expansión acelerada a z ∼ 0.7.