Eine letztes Jahr veröffentlichte Himmelskarte zeigt schwarze Löcher als weiße Punkte. (LOFAR/LOL-Umfrage) Weil wir nicht sehen können Schwarze Löcher Es ist schwer, genau zu wissen, wie viele es im großen, weiten Universum gibt.
Das heißt aber nicht, dass wir keine Möglichkeit haben, es herauszufinden.
Schwarze Löcher mit stellarer Masse sind die kollabierten Kerne toter massereicher Sterne, und neue Forschungen, die die Entstehung und Entwicklung dieser Sterne und Doppelsterne untersuchen, konnten eine neue Schätzung der Sternmasse ableiten schwarzes Loch Bevölkerung des Universums.
Die Zahl ist ziemlich umwerfend: 40 Trillionen oder 40.000.000.000.000.000.000 Schwarze Löcher, was ungefähr 1 Prozent der gesamten normalen Materie im beobachtbaren Universum ausmacht.
„Der innovative Charakter dieser Arbeit liegt in der Verknüpfung eines detaillierten Modells der Stern- und Binärentwicklung mit fortschrittlichen Rezepten für die Sternentstehung und Metallanreicherung in einzelnen Galaxien.“ erklärt der Astrophysiker Alex Sicilia der International School of Advanced Studies (SISSA) in Italien.
„Dies ist eines der ersten und eines der robustesten, von Anfang an Berechnung[en] der Massenfunktion stellarer Schwarzer Löcher in der kosmischen Geschichte.
Schwarze Löcher sind ein großes Fragezeichen, das über unserem Verständnis des Universums hängt – oder besser gesagt, viele Fragezeichen. Aber wenn wir eine gute Vorstellung davon haben, wie viele Schwarze Löcher es da draußen gibt, könnte das helfen, einige dieser Fragen zu beantworten.
Ein Ansatz besteht darin, die Geschichte massereicher Sterne im Universum abzuschätzen. Dann wären wir in der Lage, die Anzahl der Schwarzen Löcher zu berechnen, die sich in einem bestimmten Raumvolumen befinden müssten.
Dieses Wissen könnte Hinweise auf das Wachstum und die Entwicklung supermassiver Schwarzer Löcher mit der Millionen- oder Milliardenfachen Sonnenmasse liefern, die die Kerne von Galaxien bilden.
Sicilia und seine Kollegen wählten einen rechnerischen Ansatz. Sie umfassten nur Schwarze Löcher, die durch die Entwicklung von Einzel- oder Doppelsternen entstehen, und unter Berücksichtigung der Rolle von Verschmelzungen von Schwarzen Löchern, deren Anzahl auf dieser Grundlage geschätzt werden kann Gravitationswelle Daten, und die Schwarze Löcher mit etwas höherer Masse erzeugen.
Dies ermöglichte es ihnen, die Geburtenrate von Schwarzen Löchern mit Sternmasse zwischen dem Fünf- und 160-fachen der Sonnenmasse über die Lebensdauer des Universums zu berechnen.
Diese Geburtenrate lässt vermuten, dass es heute rund 40 Trillionen Schwarzer Löcher mit stellarer Masse im beobachtbaren Universum verstreut gibt, wobei die massereichsten Schwarzen Löcher mit stellarer Masse durch Verschmelzungen binärer Schwarzer Löcher in Sternhaufen entstehen.
Das Team verglich ihre Ergebnisse mit den Gravitationswellendaten und stellte fest, dass ihre Schätzung der Verschmelzungsrate Schwarzer Löcher gut mit den Beobachtungsdaten übereinstimmte. Dies deutet darauf hin, dass Sternhaufenverschmelzungen wahrscheinlich hinter den Kollisionen von Schwarzen Löchern stehen, die wir gesehen haben.
Durch die Berechnung der Geburtenrate im Laufe der Zeit konnten die Forscher auch eine Schätzung für die Anzahl der Schwarzen Löcher mit Sternmasse im frühen Universum ableiten. Dies ist von großem Interesse, da Beobachtungen des fernen Universums supermassereiche Schwarze Löcher zu einem erschreckend frühen Zeitpunkt nach der Entdeckung entdeckt haben Urknall .
Es ist unklar, wie diese Giganten so schnell so groß werden konnten. Einige aktuelle Fragen betreffen die Masse der „Samen“ Schwarzer Löcher, aus denen sie entstanden sind – ob es sich um leichte Schwarze Löcher mit Sternmasse oder um „schwere“ Schwarze Löcher mittlerer Masse handelte.
Die Forschung des Teams wird eine Grundlage für die Untersuchung dieser Fragen liefern. Dieses Papier war das erste einer Reihe; Zukünftige Arbeiten werden Schwarze Löcher mittlerer Masse und supermassereiche Schwarze Löcher untersuchen, um ein vollständigeres Bild der Verteilung Schwarzer Löcher im Universum zu erhalten.
„Unsere Arbeit liefert eine robuste Theorie für die Erzeugung leichter Keime für (super)massereiche Schwarze Löcher bei hoher Rotverschiebung und kann einen Ausgangspunkt für die Untersuchung des Ursprungs ‚schwerer Keime‘ darstellen, dem wir in einer kommenden Arbeit nachgehen werden.“ sagt der Astrophysiker Lumen Boco der IVSS.
Die Forschung des Teams wurde in veröffentlicht Das Astrophysikalische Journal .