Новое исследование показало, что во Вселенной скрывается 40 квинтиллионов черных дыр звездной массы

По оценкам, «маленькие» черные дыры составляют 1% материи Вселенной.

Иллюстрация черной дыры и ее горизонта событий. (Изображение предоставлено Николасом Фордером/Future Publishing)

Ученые подсчитали количество «маленьких» черных дыр во Вселенной. И неудивительно: их много.

Это число может показаться невозможным для вычисления; в конце концов, обнаружение черных дыр — не самая простая задача. Поскольку они столь же темны, как и пространство, в котором прячутся, поглощающие свет космические гиганты могут быть обнаружены только при самых необычных обстоятельствах — например, когда они искривляют свет вокруг себя, перекусывая несчастными газами и звездами, которые отклоняться слишком близко или приближаться к огромным столкновениям, высвобождающим гравитационные волны.

Но это не помешало ученым найти несколько оригинальных способов угадать число. Используя новый метод, изложенный 12 января в The Astrophysical Journal , группа астрофизиков произвела новую оценку количества черных дыр звездной массы — тех, масса которых в 5–10 раз больше массы Солнца — во Вселенной.

И это поразительно: 40 000 000 000 000 000 000 или 40 квинтиллионов черных дыр звездной массы населяют наблюдаемую Вселенную, что составляет примерно 1% всей нормальной материи, согласно новой оценке.

Так как же ученые пришли к этому числу? Отслеживая эволюцию звезд в нашей Вселенной, они оценили, как часто звезды — либо сами по себе, либо в паре в двойные системы — превращаются в черные дыры, — сказал первый автор Алекс Сицилия, астрофизик из Международной школы перспективных исследований (SISSA). ) в Триесте, Италия.

«Это одно из первых и одно из самых надежных вычислений ab initio [с нуля] функции массы звездной черной дыры в космической истории», — говорится в заявлении Сицилии .

Чтобы создать черную дыру, вам нужно начать с большой звезды — с массой примерно в пять-десять раз больше, чем у Солнца. Когда большие звезды достигают конца своей жизни, они начинают сплавлять все более и более тяжелые элементы, такие как кремний или магний , внутри своих огненных ядер. Но как только этот процесс синтеза начинает формировать железо , звезда оказывается на пути к насильственному самоуничтожению. Железо потребляет больше энергии для синтеза, чем отдает, в результате чего звезда теряет способность выталкиваться против огромных гравитационных сил , создаваемых ее огромной массой.

Обратите внимание: Empyrion - Galactic Survival игра в звёздной системе борьба с инопланетными вооружёнными силами..

Он схлопывается сам в себя, упаковывая сначала свое ядро, а затем и всю близлежащую к нему материю в точку бесконечно малых размеров и бесконечной плотности —необычность . Звезда становится черной дырой, и за границей, называемой горизонтом событий, ничто — даже свет — не может избежать ее гравитационного притяжения.

Чтобы прийти к своей оценке, астрофизики смоделировали не только жизнь, но и преджизнь звезд во Вселенной. Используя известные статистические данные о различных галактиках , такие как их размеры, элементы, которые они содержат, и размеры газовых облаков, в которых будут формироваться звезды, команда построила модель Вселенной, которая точно отражала различные размеры звезд, которые будут созданы. и как часто они будут создаваться.

После определения скорости образования звезд, которые в конечном итоге могут превратиться в черные дыры, исследователи смоделировали жизнь и смерть этих звезд, используя такие данные, как их масса и характеристика, называемая металличностью — обилие элементов тяжелее водорода или гелия . чтобы найти процент звезд-кандидатов, которые превратились бы в черные дыры. Изучая также звезды, объединенные в двойные системы, и вычисляя скорость, с которой черные дыры могут встречаться друг с другом и сливаться, исследователи удостоверились, что они не учитывают дважды черные дыры в своем обзоре. Они также выяснили, как эти слияния, наряду с перекусыванием черными дырами близлежащего газа, повлияют на распределение размеров черных дыр, обнаруженных во Вселенной.

Имея в руках эти расчеты, исследователи разработали модель, которая отслеживает популяцию и распределение по размерам черных дыр звездной массы с течением времени, чтобы определить их невероятное количество. Затем, сравнив оценку с данными, полученными из гравитационных волн или ряби в пространстве-времени , образованных слияниями черных дыр и двойных звезд, исследователи подтвердили, что их модель хорошо согласуется с данными.

Астрофизики надеются использовать новую оценку для исследования некоторых сложных вопросов, возникающих в результате наблюдений за очень ранней Вселенной — например, как ранняя Вселенная стала так быстро заселяться сверхмассивными черными дырами — часто с массами в миллионы или даже миллиарды раз больше чем дыры звездной массы, которые исследователи изучили в этом исследовании — так скоро после Большого Взрыва.

Поскольку эти гигантские черные дыры возникли в результате слияния меньших черных дыр звездной массы — или «зародышей» черных дыр, — исследователи надеются, что лучшее понимание того, как маленькие черные дыры образовались в ранней Вселенной, поможет им выяснить происхождение их сверхмассивные родственники.

«Наша работа представляет собой надежную теорию генерации световых зародышей сверхмассивных черных дыр на большом красном смещении [дальше во времени] и может стать отправной точкой для исследования происхождения «тяжелых зародышей», которым мы займемся в предстоящем бумаги», — говорится в заявлении Люмена Боко, астрофизика из SISSA.

Поддержите сайт лайком и комментарием!
Подписывайтесь - Вам у нас понравится!

#космос #вселенная #исследования #ученые #исследования ученых #исследования космоса #космос исследования #черная дыра #чёрная дыра #астрофизика

Еще по теме здесь: Космос.

Источник: Новое исследование показало, что во Вселенной скрывается 40 квинтиллионов черных дыр звездной массы.

Написать комментарий