Som du ved, er sorte huller meget svære at opdage, fordi de er lige så sorte som rummet omkring dem. Vi kan kun udpege placeringen af sorte huller under særlige omstændigheder, såsom når de udstøder gas fra en nærliggende stjerne eller smelter sammen og frigiver en strøm af gravitationsbølger. Så hvor mange sorte huller er der? For at besvare dette spørgsmål skal astronomer vende sig til teoretiske beregninger for at lave skøn.
Ingredienser af et sort hul
For at skabe et sort hul skal du skabe stjerner, fordi sorte huller skabes ved stjerners død. For at finde ud af, hvor mange sorte huller der er i universet, måtte forskerne derfor tage et par skridt tilbage.
Det første skridt er at modellere galaksernes udvikling over milliarder af års kosmisk historie. Galakser er trods alt hjem for stjerner, og deres overordnede udvikling påvirker, hvor mange stjerner af hver type, der optræder i dem. For eksempel kan nogle galakser konsekvent danne nye stjerner år efter år. Andre kan opleve fusioner, der producerer utrolig intens stjernedannelse, men så brænder de ud og gør intet bemærkelsesværdigt.
Astronomer har observeret statistikken over galakser gennem hele kosmisk tid og har bemærket en generel tendens i antallet af galaksefusioner og demografi. En anden nøglefaktor er den såkaldte "metallicitet" af en galakse, som er et mål for mængden af andre grundstoffer end brint og helium inde i galaksen (astronomer kalder dem "metaller"). Større galakser har mere gas, hvilket giver dem mulighed for at danne flere stjerner. Men flere metaller kan forbedre gaskølingen, hvilket igen hjælper galakser med at producere nye stjerner mere effektivt.
Sort hul opskrift
Ved hjælp af disse byggeklodser har astronomerne en model af stjernepopulationen i galakser, der fortæller dem, hvor mange små, mellemstore og store stjerner der optræder i universet. Og så havde de brug for at spore udviklingen - og vigtigst af alt, døden - af disse stjerner. For at gøre dette vendte de sig til modellering, som relaterer egenskaberne af en specifik stjerne (dens masse og metallicitet) til dens levetid og mulige død. Kun en brøkdel af de største stjerner føder sorte huller, og denne simulering fortæller astronomerne, hvor stor en procentdel af stjernerne i galaksen, der slukkes hvert år.
Astronomer måtte derefter spore udviklingen af binære systemer, da sorte huller kan fodre deres søskendestjerner og fylde dem op med gas. Således vil et sort hul dannet i et binært system i sidste ende vise sig at være større end et sort hul født alene.
Efterhånden som sorte huller ældes, fortsætter de med at fodre på enhver omgivende gas, hvilket astronomer også satte pris på. Endelig finder nogle gange sorte huller hinanden i det interstellare rums mørke og smelter sammen. For at lave en nøjagtig undersøgelse var astronomerne derfor nødt til at estimere hastigheden af sorte huls fusioner i hver galakse.
En stor folketælling af sorte huller
Ved at sætte det hele sammen var astronomer i stand til at spore befolkningen af sorte huller over milliarder af år. De lavede en såkaldt "massefunktion", som er en slags astronomisk optælling af, hvor mange sorte huller af hver størrelse der findes på et givet tidspunkt.
Ikke overraskende er de største sorte huller, kaldet supermassive sorte huller, meget sjældnere end deres mindre modstykker. Forskere har fundet ud af, at i hver kubisk megaparsec af rummet (hvor en megaparsec er 1 million parsecs, eller 3,26 millioner lysår), indeholder vores univers omkring 50 millioner sorte huller med Solens masse. Hvis hvert sort hul er flere gange Solens masse, betyder det omkring 10 millioner individuelle sorte huller i samme volumen.
For at sætte dette i perspektiv er den samlede mængde masse indeholdt i sorte huller omkring 10% af massen indeholdt i stjerner. Så blandt alle de stjerner, du ser på nattehimlen, gemmer der sig mange sorte huller. Supermassive sorte huller er på den anden side ekstremt sjældne, og hver galakse er normalt hjemsted for kun ét af disse monstre. I alt udgør sorte huller omkring 1% af alt baryonisk (ikke-mørkt) stof i universet i dag.
Læs også:
- Et sort hul er blevet opdaget i en stjernehob uden for vores galakse
- Fysikere gjorde ved et uheld en ny opdagelse om sorte huller