Kao što znate, crne rupe je veoma teško otkriti jer su crne koliko i prostor oko njih. Možemo odrediti lokaciju crnih rupa samo u posebnim okolnostima, kao što je kada izbacuju plin iz obližnje zvijezde ili se spoje zajedno, oslobađajući struju gravitacijskih valova. Dakle, koliko ima crnih rupa? Da bi odgovorili na ovo pitanje, astronomi se moraju okrenuti teorijskim proračunima kako bi napravili procjene.
Sastojci crne rupe
Da biste stvorili crnu rupu, morate stvoriti zvijezde, jer crne rupe nastaju smrću zvijezda. Stoga, da bi saznali koliko crnih rupa ima u svemiru, istraživači su morali napraviti nekoliko koraka unazad.
Prvi korak je modeliranje evolucije galaksija tokom milijardi godina kosmičke istorije. Na kraju krajeva, galaksije su domovi za zvijezde, a njihova ukupna evolucija utječe na to koliko se zvijezda svake vrste pojavljuje u njima. Na primjer, neke galaksije mogu konzistentno formirati nove zvijezde iz godine u godinu. Drugi mogu doživjeti spajanja koja proizvode nevjerojatno intenzivno formiranje zvijezda, ali onda pregore i ne rade ništa značajno.
Astronomi su posmatrali statistiku galaksija kroz kosmičko vreme, primećujući opšti trend u stopi spajanja galaksija i demografiji. Drugi ključni faktor je takozvana "metaličnost" galaksije, koja je mjera količine elemenata osim vodonika i helijuma unutar galaksije (astronomi ih zovu "metali"). Veće galaksije imaju više gasa, što im omogućava da formiraju više zvijezda. Ali više metala može poboljšati hlađenje plina, što zauzvrat pomaže galaksijama da efikasnije proizvode nove zvijezde.
Recept za crnu rupu
Koristeći ove građevne blokove, astronomi imaju model zvjezdane populacije u galaksijama koji im govori koliko se malih, srednjih i velikih zvijezda pojavljuje u svemiru. A onda su morali da prate evoluciju – i što je najvažnije, smrt – ovih zvezda. Da bi to učinili, okrenuli su se modeliranju, koje povezuje svojstva određene zvijezde (njenu masu i metalnost) s njenim životnim vijekom i mogućom smrću. Samo djelić najvećih zvijezda rađa crne rupe, a ova simulacija govori astronomima koliki se postotak zvijezda u galaksiji ugasi svake godine.
Astronomi su tada morali da prate evoluciju binarnih sistema, jer crne rupe mogu da se hrane svojim zvezdama i sestrama, nadopunjujući ih gasom. Stoga će se crna rupa formirana u binarnom sistemu na kraju pokazati većom od crne rupe koja je rođena sama.
Kako crne rupe stare, one nastavljaju da se hrane svim okolnim gasom, što su astronomi takođe cenili. Konačno, ponekad se crne rupe nađu u tami međuzvjezdanog prostora i spajaju se. Stoga, da bi napravili tačan pregled, astronomi su morali procijeniti stopu spajanja crnih rupa u svakoj galaksiji.
Veliki popis crnih rupa
Stavljajući sve zajedno, astronomi su bili u mogućnosti da prate populaciju crnih rupa tokom milijardi godina. Napravili su takozvanu "funkciju mase", koja je svojevrsni astronomski popis koliko crnih rupa svake veličine postoji u bilo kojem trenutku.
Nije iznenađujuće da su najveće crne rupe, koje se nazivaju supermasivne crne rupe, mnogo rjeđe od svojih manjih kolega. Istraživači su otkrili da u svakom kubnom megaparseku svemira (gdje je megaparsek 1 milion parseka, ili 3,26 miliona svjetlosnih godina), naš svemir sadrži oko 50 miliona crnih rupa sa masom Sunca. Ako je svaka crna rupa nekoliko puta veća od mase Sunca, to znači oko 10 miliona pojedinačnih crnih rupa u istoj zapremini.
Da se ovo stavi u perspektivu, ukupna količina mase sadržana u crnim rupama je oko 10% mase sadržane u zvijezdama. Dakle, među svim zvijezdama koje vidite na noćnom nebu kriju se mnoge crne rupe. Supermasivne crne rupe su, s druge strane, izuzetno rijetke, a svaka galaksija je obično dom samo jednom od ovih čudovišta. Ukupno, crne rupe čine oko 1% sve barionske (ne-tamne) materije u današnjem svemiru.
Pročitajte također:
- U zvjezdanom jatu izvan naše galaksije otkrivena je crna rupa
- Fizičari su slučajno došli do novog otkrića o crnim rupama