Preuves d'observation du couplage cosmologique des trous noirs et ses implications pour une source astrophysique d'énergie noire

Résumé Les observations ont trouvé des trous noirs couvrant 10 ordres de grandeur en masse à travers la plupart de l'histoire cosmique. La solution du trou noir de Kerr est néanmoins provisoire car son comportement à l'infini est incompatible avec un univers en expansion. Les modèles de trous noirs avec un comportement réaliste à l'infini prédisent que la masse gravitationnelle d'un trou noir peut augmenter avec l'expansion de l'univers de manière indépendante de l'accrétion ou des fusions, d'une manière qui dépend de la solution intérieure du trou noir. Nous testons cette prédiction en considérant la croissance des trous noirs supermassifs dans des galaxies elliptiques sur 0 < z ≲ 2,5. Nous trouvons des preuves d'une croissance de masse couplée cosmologiquement parmi ces trous noirs, avec un couplage cosmologique nul exclu à 99,98 % de confiance. La dépendance du décalage vers le rouge de la croissance de la masse implique qu'à z ≲ 7, les trous noirs contribuent à une densité d'énergie cosmologique effectively constante dans les équations de Friedmann. L'équation de continuité exige alors que les trous noirs contribuent cosmologiquement comme énergie du vide. Nous montrons en outre que la production de trous noirs à partir de l'histoire de formation stellaire cosmique donne la valeur de Ω Λ mesurée par Planck tout en étant conforme aux contraintes provenant des objets compacts massifs de halo. Nous proposons ainsi que les trous noirs résiduels stellaires sont l'origine astrophysique de l'énergie noire, expliquant le début de l'expansion accélérée à z ∼ 0,7.