No więc, ile czarnych dziur skrywa Wszechświat? Liczba jest po prostu oszałamiająca i wynosi aż 40 trylionów (40 000 000 000 000 000 000 czarnych dziur). Oznacza to, że czarne dziury stanowią w przybliżeniu 1 procent całej „normalnej” materii w obserwowalnym Wszechświecie. Mowa jednak tylko czarnych dziurach o masach gwiazdowych. Łączna liczba czarnych dziur o masach gwiazdowych, o masach pośrednich i supermasywnych czarnych dziur może być znacznie większa.
Nowa metoda obliczeń
W jaki sposób badacze przeprowadzili swoje obliczenia? Kluczem do sukcesu była decyzja o tym, by uznać za bazę obliczeń te czarne dziury, które powstały na drodze ewolucji gwiazd pojedynczych i podwójnych.
„Innowacyjny charakter tej pracy polega na połączeniu szczegółowego modelu ewolucji gwiazd pojedynczych i podwójnych z zaawansowanymi recepturami formowania się gwiazd i wzbogacania się w metale poszczególnych galaktyk.”, wyjaśnił astrofizyk Alex Sicilia z Międzynarodowej Szkoły Badań Zaawansowanych we Włoszech. „To jedno z pierwszych i najdokładniejszych obliczeń ab initio funkcji masy gwiazdowej czarnej dziury w całej kosmicznej historii.”
Czarne dziury to obiekty, które mimo lat badań wciąż skrywają przed nami wiele tajemnic. Niemiej, wiedza o tym, ile czarnych dziur istnieje we Wszechświecie, może pomóc niektóre z tych tajemnic rozwiązać.
Dotychczas często obliczano liczbę czarnych dziur we Wszechświecie, na przykład szacując historię masywnych gwiazd we Wszechświecie. Wówczas astrofizycy otrzymywali liczbę czarnych dziur, która powinna znajdować się w danej objętości przestrzeni.
Sicilia i jego zespół jak wspomniałam uznali za bazę swoich obliczeń te czarne dziury, które powstały w wyniku ewolucji gwiazdy pojedynczej lub podwójnej. Następnie założyli, na podstawie danych dotyczących fal grawitacyjnych, ile z tych czarnych dziur mogło się ze sobą połączyć, tworząc masywniejsze i większe czarne dziury. To pozwoliło badaczom obliczyć ile w ciągu istnienia Wszechświata powstało czarnych dziur o masach od 5 do 160 mas Słońca.
To dopiero początek badań
Uzyskany przez naukowców wskaźnik narodzin czarnych dziur sugeruje, że w obserwowalnym Wszechświecie powinno istnieć wspomniane około 40 trylionów czarnych dziur o masach gwiazdowych. Najmasywniejsze z nich powinny występować w gromadach gwiazd.
Obliczenia przeprowadzone przez uczonych mogą pozwolić odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób niektóre z czarnych dziur stały się niezwykle masywne w niezwykle krótkim czasie. Ich praca poświęcona tym obliczeniom, opublikowana w czasopiśmie The Astrophysical Journal, to jednak dopiero pierwsza z serii. Kolejne prace mają poruszać temat czarnych dziur o masach pośrednich oraz supermasywnych czarnych dziur. Razem prace te dostarczą pełny obraz rozmieszczenia czarnych dziur we Wszechświecie.
Źródło: SISSA, fot. tyt. Canva