Както знаете, черните дупки са много трудни за откриване, защото са черни като пространството около тях. Можем да определим местоположението на черните дупки само при специални обстоятелства, като например когато те изхвърлят газ от близка звезда или се сливат заедно, освобождавайки поток от гравитационни вълни. И така, колко черни дупки има? За да отговорят на този въпрос, астрономите трябва да се обърнат към теоретични изчисления, за да направят оценки.
Съставки на черна дупка
За да създадете черна дупка, трябва да създадете звезди, защото черните дупки се създават от смъртта на звездите. Следователно, за да разберат колко черни дупки има във Вселената, изследователите трябваше да направят няколко крачки назад.
Първата стъпка е да се моделира еволюцията на галактиките през милиарди години космическа история. В крайна сметка галактиките са домове за звезди и цялостната им еволюция влияе върху това колко звезди от всеки тип се появяват в тях. Например, някои галактики могат постоянно да образуват нови звезди година след година. Други може да претърпят сливания, които да доведат до невероятно интензивно звездообразуване, но след това да изгорят и да не направят нищо забележително.
Астрономите са наблюдавали статистиката на галактиките през цялото космическо време, отбелязвайки обща тенденция в скоростта на сливане на галактики и демографията. Друг ключов фактор е така наречената "металност" на една галактика, която е мярка за количеството елементи, различни от водород и хелий в галактиката (астрономите ги наричат "метали"). По-големите галактики имат повече газ, което им позволява да формират повече звезди. Но повече метали могат да подобрят охлаждането на газа, което от своя страна помага на галактиките да произвеждат нови звезди по-ефективно.
Рецепта за черна дупка
Използвайки тези градивни елементи, астрономите разполагат с модел на звездното население в галактиките, който им казва колко малки, средни и големи звезди се появяват във Вселената. И тогава те трябваше да проследят еволюцията - и най-важното, смъртта - на тези звезди. За да направят това, те се обърнаха към моделиране, което свързва свойствата на конкретна звезда (нейната маса и металичност) с нейния живот и възможна смърт. Само малка част от най-големите звезди раждат черни дупки и тази симулация казва на астрономите какъв процент от звездите в галактиката изгасват всяка година.
След това астрономите трябваше да проследят еволюцията на двойните системи, тъй като черните дупки могат да се хранят със своите братски звезди, допълвайки ги с газ. Така черна дупка, образувана в двоична система, в крайна сметка ще се окаже по-голяма от черна дупка, родена сама.
Тъй като черните дупки остаряват, те продължават да се хранят с всякакви околни газове, което астрономите също оценяват. И накрая, понякога черните дупки се намират една друга в тъмнината на междузвездното пространство и се сливат заедно. По този начин, за да направят точно проучване, астрономите трябваше да оценят скоростта на сливане на черни дупки във всяка галактика.
Голямо преброяване на черни дупки
Събирайки всичко това, астрономите успяха да проследят популацията на черните дупки в продължение на милиарди години. Те направиха така наречената "масова функция", която е вид астрономическо преброяване на броя на черните дупки от всеки размер, които съществуват във всеки даден момент.
Не е изненадващо, че най-големите черни дупки, наречени супермасивни черни дупки, са много по-редки от техните по-малки двойници. Изследователите са открили, че във всеки кубичен мегапарсек от пространството (където мегапарсек е 1 милион парсека или 3,26 милиона светлинни години) нашата Вселена съдържа около 50 милиона черни дупки с масата на Слънцето. Ако всяка черна дупка е няколко пъти по-голяма от масата на Слънцето, това означава около 10 милиона отделни черни дупки в същия обем.
За да поставим това в перспектива, общото количество маса, съдържаща се в черните дупки, е около 10% от масата, съдържаща се в звездите. И така, сред всички звезди, които виждате на нощното небе, има много черни дупки, които се крият. Свръхмасивните черни дупки, от друга страна, са изключително редки и всяка галактика обикновено е дом на само едно от тези чудовища. Общо черните дупки съставляват около 1% от цялата барионна (не-тъмна) материя във вселената днес.
Прочетете също:
- Открита е черна дупка в звезден куп извън нашата галактика
- Физиците случайно направиха ново откритие за черните дупки