Crne rupe zvjezdane mase su kolabirana jezgra mrtvih masivnih zvijezda, a nova istraživanja koja uključuju kako se ove zvijezde i binarne forme formiraju i razvijaju su u stanju da izvuku novu procjenu populacije crnih rupa zvjezdane mase u svemiru.
Broj je prilično zapanjujući: 40 kvintiliona, ili 40.000.000.000.000.000.000 crnih rupa, što otprilike čini 1 posto sve normalne materije u vidljivom svemiru.
"Inovativni karakter ovog rada je u spajanju detaljnog modela zvjezdane i binarne evolucije s naprednim receptima za formiranje zvijezda i obogaćivanje metala u pojedinačnim galaksijama", objašnjava astrofizičar Alex Sicilia iz Međunarodne škole za napredne studije (SISSA) u Italiji. .
"Ovo je jedno od prvih i jedno od najrobustnijih ab initio izračunavanja mase zvjezdane crne rupe kroz kosmičku historiju."
Crne rupe su veliki znak pitanja koji visi nad našim razumijevanjem Univerzuma – ili bolje rečeno, mnogo znakova pitanja. Ali ako imamo dobru predstavu o tome koliko crnih rupa postoji, to bi moglo pomoći da odgovorimo na neka od tih pitanja.
Jedan pristup je procjena istorije masivnih zvijezda u svemiru. Tada bismo mogli da izračunamo broj crnih rupa koje bi trebalo da budu u bilo kojoj zapremini prostora.
Ovo znanje moglo bi dati tragove o rastu i evoluciji supermasivnih crnih rupa koje su milione ili milijarde puta veće od mase Sunca, koje čine jezgra galaksija.
Sicilia i njegove kolege su koristili računarski pristup. Oni su uključivali samo crne rupe koje nastaju evolucijom pojedinačnih ili binarnih zvijezda, i uzimajući u obzir ulogu spajanja crnih rupa, čiji se broj može procijeniti na osnovu podataka o gravitacijskim valovima, a koje proizvode crne rupe nešto veće mase.
To im je omogućilo da izračunaju stopu rađanja crnih rupa zvjezdane mase između pet i 160 puta veće od mase Sunca tokom životnog vijeka Univerzuma.
Ova stopa nataliteta sugerira da bi trebalo da postoji otprilike 40 kvintiliona crnih rupa zvjezdane mase raštrkanih širom vidljivog svemira danas, s najmasovnijim crnim rupama zvjezdane mase koje nastaju spajanjem binarnih crnih rupa u jata zvijezda.
Tim je uporedio svoje rezultate sa podacima o gravitacionim talasima i otkrio da se njihova procena stope spajanja crnih rupa dobro slaže sa podacima posmatranja. Ovo sugerira da su spajanja zvjezdanih jata vjerovatno iza sudara crnih rupa koje smo vidjeli.
Izračunavanjem stope nataliteta tokom vremena, istraživači su takođe mogli da izvuku procenu za broj crnih rupa zvjezdane mase u ranom svemiru. Ovo je od velikog interesa, budući da su posmatranja dalekog Univerzuma otkrila supermasivne crne rupe u šokantno rano vrijeme nakon Velikog praska.
Nejasno je kako su ovi behemoti tako brzo narasli. Neka trenutna pitanja odnose se na masu 'sjemena' crne rupe iz koje su izrasle – da li su bile lake crne rupe zvjezdane mase ili 'teške' crne rupe srednje mase.
Istraživanje tima će pružiti osnovu za istraživanje ovih pitanja. Ovaj rad je bio prvi u nizu; budući radovi će istraživati crne rupe srednje mase i supermasivne crne rupe za potpuniju sliku distribucije crne rupe širom Univerzuma.
"Naš rad pruža snažnu teoriju za generiranje svjetlosnog sjemena za (super)masivne crne rupe pri velikom crvenom pomaku i može predstavljati polaznu tačku za istraživanje porijekla 'teških sjemenki', čime ćemo se baviti u nadolazećem radu", kaže astrofizičar Lumen Boco iz SISSA-e.
