Подсчитано количество черных дыр во Вселенной

С помощью нового вычислительного подхода подсчитано, сколько черных дыр в наблюдаемой Вселенной и какую часть в этом количестве составляют черные дыры звездной массы.

Об этом рассказывает издание "EurekAlert!" Американской ассоциации содействия развитию наук (AAAS), передают OstanniPodii.com.

Сколько черных дыр есть во Вселенной?

Это один из наиболее актуальных и насущных вопросов современной астрофизики и космологии. Интригующий вопрос недавно рассмотрел аспирант SISSA (Международная школа передовых исследований, Италия) Алекс Сицилия под руководством профессора Андреа Лапи и д-ра Люмена Боко вместе с другими сотрудниками SISSA и другими национальными и международными учреждениями.

В первой работе из серии, недавно опубликованной в The Astrophysical Journal, авторы изучали демографические характеристики черных дыр звездной массы – черных дыр с массой от нескольких солнечных масс до нескольких сотен масс Солнца, возникших в конце жизни массивных звезд.

Согласно новому исследованию, в черных дырах звездной массы заперто около 1% всей обычной (барионной) материи Вселенной.

Удивительно, но исследователи обнаружили, что количество черных дыр в наблюдаемой Вселенной (сфера диаметром около 90 миллиардов световых лет) в настоящее время составляет около 40 миллиардов миллиардов (т.е. около 40 x 10^18, то есть 4, а затем 19 нулей!).

Новый метод вычисления количества черных дыр

Как поясняют авторы исследования: «Этот важный результат был получен благодаря оригинальному подходу, сочетающему самый современный код звездной и бинарной эволюции SEVN, разработанный исследователем SISSA доктором Марио Спера с эмпирическими предписаниями для соответствующих физических свойств галактик, особенно скорости звездообразования, количества звездной массы и металличности межзвездной среды (все это важные элементы для определения количества и масс звездных черных дыр).

Используя эти важные ингредиенты в самосогласованном подходе благодаря своему новому подходу к вычислениям, исследователи вывели количество звездных черных дыр и распределение их масс во всей истории Вселенной.

Алекс Сицилия, первый автор исследования, комментирует: «Инновационный характер этой работы заключается в сочетании детальной модели звездной и бинарной эволюции с передовыми рецептами звездообразования и обогащения металлами отдельных галактик. Это одно из первых и одно из самых надежных вычислений функции масс звездных черных дыр за всю космическую историю».

Каково происхождение более массивных звездных черных дыр?

Оценка количества черных дыр в наблюдаемой Вселенной – не единственный вопрос, который исследуют ученые в этой работе. В сотрудничестве с доктором Уго Ди Карло и профессором Микелой Мапелли из Университета Падуи они также исследовали различные источники образования черных дыр разной массы, таких как изолированные звезды, двойные системы и звездные скопления.

Согласно их исследованиям, наиболее массивные звездные черные дыры возникают в основном от динамических событий в звездных скоплениях. В частности, исследователи показали, что такие события необходимы для объяснения функции массы слияния черных дыр, полученной по результатам наблюдений за гравитационными волнами посредством коллаборации LIGO/Virgo.

Люмен Боко, соавтор исследования, комментирует: «Наша работа обеспечивает надежную теорию генерации легких зачатков для (над)массивных черных дыр с большим красным смещением и может стать отправной точкой для исследования происхождения "тяжелых зачатков", которые мы рассмотрим в будущей работе».

Мультидисциплинарная работа, проведенная в контексте "BiD4BESt – применение больших данных для исследований эволюции черных дыр"

Проф. Андреа Лапи, научный руководитель Сицилии и координатор Ph.D. по астрофизике и космологии в SISSA, добавляет: «Это исследование действительно многодисциплинарное, охватывает аспекты и требует знаний в области звездной астрофизики, формирования и эволюции галактик, гравитационных волн и многодиапазонной астрофизики; поэтому оно нуждается в совместных усилиях разных членов группы по астрофизике и космологии SISSA, а также тесного взаимодействия с внешними коллегами».

Работа Алекса Сицилии осуществляется в контексте престижного инновационного учебного сетевого проекта «BiD4BESt - Применение больших данных для исследований эволюции черных дыр», соавтором которого является профессор Андреа Лапи из SISSA (H2020-MSCAITN-2019, проект 860744), профинансированый Европейским Союзом на 3,5 миллиона евро; в нем принимают участие несколько академических и промышленных партнеров для обеспечения подготовки докторов наук для 13 исследователей раннего этапа в области образования и эволюции черных дыр, используя передовые научные методы о данных.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.