Câte găuri negre există în univers? 40.000.000.000.000.000.000

Folosind o nouă abordare computațională, cercetătorii SISSA au reușit să efectueze calcule remarcabile. În plus, conform lucrărilor lor, aproximativ 1% din materia obișnuită (barionică) este prinsă în găurile negre cu masă stelară.

Câte găuri negre există în univers? Aceasta este una dintre cele mai relevante și stringente întrebări din astrofizică și cosmologia modernă. Această problemă intrigantă a fost abordată recent de doctoratul SISSA. Student Alex Sicilia, sub îndrumarea profesorului Andrea Labbe și Dr. Lumen Boco, alături de alți colaboratori de la SISSA și din alte instituții naționale și internaționale. În prima lucrare dintr-o serie tocmai publicată în Jurnal astrofizic, Autorii au investigat demografia găurilor negre cu masă stelară, care sunt găuri negre cu mase cuprinse între câteva și sute de mase solare, care au apărut la sfârșitul vieții stelelor masive.

Caracterul inovator al acestei lucrări este de a combina un model detaliat al evoluției stelare și binare cu rețete avansate pentru formarea stelelor și îmbogățirea mineralelor în galaxii individuale. Acesta este unul dintre primele și unul dintre cele mai puternice conturi de start ab pentru vedetă Gaură neagră Funcția masei prin istoria cosmică. -” Alex Cecilia, primul autor al studiului

Potrivit noii cercetări, o cantitate apreciabilă de aproximativ 1% din materia normală (barionică) din univers este prinsă în găurile negre cu masă stelară. În mod uimitor, cercetătorii au descoperit că numărul de găuri negre din interiorul universului observabil (o bilă de aproximativ 90 de miliarde de ani lumină în diametru) este în prezent de aproximativ 40 de miliarde de miliarde (adică aproximativ 40 x 10).¹⁸, adică 4 urmate de 19 zerouri!)

O nouă metodă de numărare a numărului de găuri negre

După cum explică autorii cercetării: „Acest rezultat important a fost obținut datorită unei abordări originale care combină cele mai recente coduri de evoluție stelară și binarul SEVN dezvoltat de cercetătorul SISSA Dr. Mario Spira cu prescripții experimentale ale fizicii legate de proprietățile galaxiilor, în special rata de formare a stelelor, cantitatea de masă stelară și metalitatea mediului.Interstelar (toate componente importante pentru determinarea numărului și masei găurilor negre stelare.) Prin exploatarea acestor componente cruciale într-o abordare auto-consecventă, datorită noii lor abordări computaționale, cercetătorii au dedus apoi numărul și distribuția de masă a găurilor negre stelare de-a lungul întregii istorii a universului. Comentează Alex Cecilia, primul autor Pentru studiu, el a spus: „Caracterul inovator al acestei lucrări constă în combinând un model detaliat al evoluției stelare și binare cu rețete avansate pentru formarea stelelor și îmbogățirea mineralelor în galaxii individuale. Acesta este unul dintre primele și cele mai puternice calcule parvenite ale funcției de masă a unei găuri negre stelare de-a lungul istoriei cosmice. „

Care este originea celor mai masive găuri negre stelare?

Estimarea numărului de găuri negre din universul observabil nu este singura problemă pe care oamenii de știință au investigat-o în această cercetare. În colaborare cu Dr. Ugo Di Carlo și profesorul Michela Mapelli de la Universitatea din Padova, ei au explorat, de asemenea, diferitele canale de formare a găurilor negre de diferite mase, cum ar fi stelele izolate, sistemele binare și grupurile de stele. Conform lucrării lor, cele mai masive găuri negre stelare apar în principal din evenimente dinamice din grupurile de stele. Mai exact, cercetătorii au arătat că astfel de evenimente sunt necesare pentru a explica funcția de masă a găurilor negre coalescente, estimată din observațiile undelor gravitaționale de către lego/ Colaborare Fecioara.

Lumen Boco, coautor al lucrării, comentează: „Lucrarea noastră oferă o teorie solidă pentru generarea de semințe ușoare pentru găurile negre supermasive (super) la deplasare spre roșu ridicată și ar putea servi ca punct de plecare pentru investigarea originii „grele”. semințe”, pe care le vom urmări într-o lucrare viitoare.

Lucrări interdisciplinare realizate în contextul „BiD4BESt – Aplicarea datelor mari la studiile evoluției găurii negre”

Profesor Andrea Lappé, Cecilia Conducător și Coordonator teză de doctorat. În Astrofizică și Cosmologie la SISSA, el adaugă: „Această cercetare este cu adevărat interdisciplinară, acoperă aspecte și necesită experiență în astrofizica stelară, formarea și evoluția galaxiilor, unde gravitaționale și astrofizică cu mai multe mesaje; ca atare, are nevoie de eforturile de colaborare ale diferiți membri ai Grupului de Astrofizică și Cosmologie SISSA și o rețea puternică cu colaboratori externi.”

Munca lui Alex Sicilia are loc în contextul prestigiosului proiect Innovative Training Network „BiD4BESt – Application of Big Data for Studies of Black Hole Evolution” în colaborare cu profesorul Andrea Lappi de la SISSA (H2020-MSCAITN-2019 Project 860744), care a fost finanțat de Uniunea Europeană aproximativ 3,5 milioane de euro în total; Include mulți parteneri academici și industriali, pentru a oferi doctorat. Formarea a 13 cercetători în stadiu incipient în formarea și evoluția găurilor negre, prin exploatarea tehnicilor avansate de știință a datelor.

Referință: „Funcția masei găurii negre prin timpul cosmic. I. Găuri negre stelare și distribuție a semințelor luminoase” de Alex Cecilia, Andrea Lappé, Lumen Pocco, Mario Spra, Ugo in de Carlo, Michela Mapelli, Francesco Shancar, David M. Alexander, Alessandro Bressan și Luigi Danes, 12 ianuarie 2022, Jurnal de astrofizică.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ac34fb