Сколько черных дыр во Вселенной? 40 000 000 000 000 000 000

Используя новый вычислительный подход, исследователи SISSA смогли выполнить замечательные вычисления. Более того, согласно их работе, около 1% обычного (барионного) вещества заключено в черных дырах звездной массы.

Сколько черных дыр во Вселенной? Это один из самых актуальных и актуальных вопросов астрофизики и современной космологии. Этот интригующий вопрос был недавно рассмотрен кандидатом наук SISSA. Студент Алекс Сесилия под руководством профессора Андреа Лаббе и доктора Люмена Бокко, с другими сотрудниками из SISSA и других национальных и международных организаций. В первой статье серии, только что опубликованной в Астрофизический журнал, Авторы исследовали демографию черных дыр звездной массы, представляющих собой черные дыры с массами от нескольких до сотен масс Солнца, возникшие в конце жизни массивных звезд.

Новаторский характер этой работы заключается в объединении подробной модели звездной и двойной эволюции с передовыми рецептами звездообразования и обогащения минералами в отдельных галактиках. Это один из первых и один из самых мощных стартовых счетов пресса для звезды. Черная дыра Функция массы в космической истории. -» Алекс Сесилия, первый автор исследования

Согласно новому исследованию, заметное количество около 1% нормальной (барионной) материи во Вселенной заключено в черных дырах звездной массы. Удивительно, но исследователи обнаружили, что количество черных дыр внутри наблюдаемой Вселенной (шар диаметром около 90 миллиардов световых лет) в настоящее время составляет около 40 миллиардов миллиардов (то есть примерно 40 х 10).¹⁸, то есть 4 с 19 нулями!)

Новый метод подсчета количества черных дыр

Как поясняют авторы исследования: «Этот важный результат был получен благодаря оригинальному подходу, сочетающему новейшие коды звездной эволюции и бинарную систему SEVN, разработанную исследователем SISSA доктором Марио Спира, с экспериментальными предписаниями физики, касающимися свойств галактик, особенно скорость звездообразования, количество звездной массы и металличность среды Межзвездные (все это важные компоненты для определения количества и массы звездных черных дыр.) Используя эти важные компоненты в самосогласованном подходе, Благодаря своему новому вычислительному подходу исследователи вычислили количество и распределение массы звездных черных дыр на протяжении всей истории Вселенной.Комментарии Алекс Сесилия, первый автор исследования, он сказал: «Инновационный характер этой работы заключается в сочетая подробную модель звездной и двойной эволюции с продвинутыми рецептами звездообразования и обогащения минералами в отдельных галактиках. Это один из первых и самых мощных расчетов функции массы звездной черной дыры за всю космическую историю».

Каково происхождение самых массивных звездных черных дыр?

Оценка количества черных дыр в наблюдаемой Вселенной — не единственная проблема, которую ученые изучили в этом исследовании. В сотрудничестве с доктором Уго Ди Карло и профессором Микелы Мапелли из Падуанского университета они также исследовали различные каналы формирования черных дыр разной массы, таких как изолированные звезды, двойные системы и звездные скопления. Согласно их работе, самые массивные звездные черные дыры возникают в основном в результате динамических событий в звездных скоплениях. В частности, исследователи показали, что такие события необходимы для объяснения функции масс сливающихся черных дыр, которая была оценена на основе наблюдений за гравитационными волнами. Лего/ Дева Сотрудничество.

Люмен Боко, соавтор статьи, комментирует: «Наша работа представляет собой надежную теорию генерации световых зародышей для сверхмассивных (супер) черных дыр с большим красным смещением и может служить отправной точкой для исследования происхождения «тяжелых семена», о котором мы поговорим в следующей статье.

Междисциплинарная работа в рамках проекта «BiD4BESt — применение больших данных для изучения эволюции черных дыр».

Профессор Андреа Лаппе, Сесилия Супервайзер и координатор докторской диссертации. В области астрофизики и космологии в SISSA он добавляет: «Это исследование действительно междисциплинарное, охватывающее аспекты звездной астрофизики, образование и эволюцию галактик, гравитационно-волновую астрофизику и астрофизику с несколькими сообщениями, а также требующее опыта. различные члены группы SISSA по астрофизике и космологии, а также сильная сеть с внешними сотрудниками».

Работа Алекса Сицилии проходит в контексте престижного проекта инновационной сети обучения «BiD4BESt — применение больших данных для изучения эволюции черных дыр», соавтором которого является профессор Андреа Лаппи из SISSA (проект H2020-MSCAITN-2019 860744), который был финансируется Европейским Союзом в общей сложности около 3,5 миллионов евро; Он включает в себя множество академических и промышленных партнеров, чтобы предложить докторскую степень. Обучение 13 начинающих исследователей формированию и эволюции черных дыр с использованием передовых методов обработки данных.

Ссылка: «Функция массы черной дыры в космическом времени. I. Звездные черные дыры и распределение световых зерен», Алекс Сесилия, Андреа Лаппе, Люмен Покко, Марио Спра, Уго ин де Карло, Микела Мапелли, Франческо Шанкар, Дэвид М. Александр, Алессандро Брессан и Луиджи Дейнс, 12 января 2022 г., Астрофизический журнал.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac34fb