Підраховано кількість чорних дір у Всесвіті

За допомогою нового обчислювального підходу підраховано, скільки чорних дір у спостережуваному Всесвіті та яку частку у цій кількості становлять чорні діри зоряної маси.

Про це розповідає видання "EurekAlert!" Американської асоціації сприяння розвитку наук (AAAS), передають OstanniPodii.com.

Скільки чорних дір є у Всесвіті?

Це одне з найбільш актуальних та нагальних питань сучасної астрофізики та космології. Гостроцікаве питання нещодавно розглянув аспірант SISSA (Міжнародна школа передових досліджень, Італія) Алекс Сицилія під керівництвом професора Андреа Лапі та д-ра Люмена Боко разом з іншими співробітниками SISSA та інших національних та міжнародних установ.

У першій роботі із серії, нещодавно опублікованій в The Astrophysical Journal, автори вивчали демографічні характеристики чорних дір зоряної маси - чорних дір з масою від кількох сонячних мас до кількох сотень мас Сонця, які виникли наприкінці життя масивних зірок.

Згідно з новим дослідженням, в чорних дірах зоряної маси замкнено близько 1% всієї звичайної (баріонної) матерії Всесвіту.

Дивно, але дослідники виявили, що кількість чорних дір у спостережуваному Всесвіті (сфера діаметром близько 90 мільярдів світлових років) у даний час становить близько 40 мільярдів мільярдів (тобто близько 40 x 10^18, тобто 4, а потім 19 нулів!).

Новий метод обчислення кількості чорних дір

Як пояснюють автори дослідження: «Цей важливий результат був отриманий завдяки оригінальному підходу, який поєднує найсучасніший код зоряної та бінарної еволюції SEVN, розроблений дослідником SISSA доктором Маріо Спера з емпіричними приписами для відповідних фізичних властивостей галактик, особливо швидкості зореутворення, кількості зоряної маси та металічності міжзоряного середовища (все це важливі елементи для визначення кількості та мас зоряних чорних дір).

Використовуючи ці важливі інгредієнти в самоузгодженому підході, завдяки своєму новому підходу до обчислень, дослідники вивели кількість зоряних чорних дір та розподіл їх мас у всій історії Всесвіту.

Алекс Сицилія, перший автор дослідження, коментує: «Інноваційний характер цієї роботи полягає в поєднанні детальної моделі зоряної та бінарної еволюції з передовими рецептами зореутворення та збагачення металами окремих галактик. Це одне з перших та одне з найнадійніших ab initio обчислень функції мас зоряних чорних дір за всю космічну історію».

Яке походження більш масивних зоряних чорних дір?

Оцінка кількості чорних дір у спостережуваному Всесвіті — не єдине питання, яке досліджують вчені в цій роботі. У співпраці з доктором Уго Ді Карло та професором Мікелою Мапеллі з Університету Падуї вони також дослідили різні джерела утворення чорних дір різної маси, як-от ізольовані зорі, подвійні системи та зоряні скупчення.

Згідно з їхніми дослідженнями, найбільш масивні зоряні чорні діри виникають в основному від динамічних подій у зоряних скупченнях. Зокрема, дослідники показали, що такі події необхідні для пояснення функції маси злиття чорних дір, отриманої за результатами спостережень за гравітаційними хвилями за допомогою колаборації LIGO/Virgo.

Люмен Боко, співавтор дослідження, коментує: «Наша робота забезпечує надійну теорію генерації легких зачатків для (над)масивних чорних дір з великим червоним зміщенням і може стати відправною точкою для дослідження походження "важких зачатків", що ми розглянемо в майбутній роботі».

Мультидисциплінарна робота, проведена в контексті "BiD4BESt - Застосування великих даних для досліджень еволюції чорних дір"

Проф. Андреа Лапі, науковий керівник Сицилії та координатор Ph.D. з астрофізики та космології в SISSA, додає: «Це дослідження дійсно багатодисциплінарне, охоплює аспекти та потребує знань в області зоряної астрофізики, формування та еволюції галактик, гравітаційних хвиль та багатодіапазонної астрофізики; тому воно потребує спільних зусиль різних членів групи з астрофізики та космології SISSA, а також тісної взаємодії із зовнішніми колегами».

Робота Алекса Сицилії здійснюється в контексті престижного інноваційного навчального мережевого проєкту «BiD4BESt - Застосування великих даних для досліджень еволюції чорних дір», співавтором якого є професор Андреа Лапі з SISSA (H2020-MSCAITN-2019, проєкт 860744), який був профінансований Європейським Союзом на близько 3,5 мільйонів євро; у ньому беруть участь кілька академічних та промислових партнерів для забезпечення підготовки докторів наук для 13 дослідників раннього етапу в області утворення та еволюції чорних дір, використовуючи передові наукові методи про дані.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.