ご存知のように、ブラック ホールは周囲の空間と同じくらい黒いため、検出が非常に困難です。 ブラックホールの位置を特定できるのは、ブラックホールが近くの星からガスを放出したり、合体して重力波の流れを放出したりする場合など、特別な状況に限られます。 では、ブラックホールはいくつあるでしょうか？ この質問に答えるために、天文学者は推定を行うために理論計算に頼らなければなりません。
ブラックホールの成分
ブラックホールは星の死によって作られるため、ブラックホールを作るには星を作る必要があります。 したがって、宇宙にブラックホールがいくつあるかを調べるために、研究者は数歩後退する必要がありました。
最初のステップは、数十億年にわたる宇宙の歴史における銀河の進化をモデル化することです。 結局のところ、銀河は星の住処であり、その全体的な進化は、銀河内に現れる各タイプの星の数に影響します。 たとえば、一部の銀河は、毎年新しい星を一貫して形成できます。 他の人は、信じられないほど激しい星の形成を生み出す合体を経験するかもしれませんが、その後燃え尽きて何も注目に値しません.
天文学者は、銀河の合体率と人口統計の一般的な傾向に注目して、宇宙時間を通じて銀河の統計を観察してきました。 もう つの重要な要素は、銀河のいわゆる「金属性」です。これは、銀河内の水素とヘリウム以外の元素の量の尺度です (天文学者はそれらを「金属」と呼びます)。 大きな銀河はより多くのガスを持っているため、より多くの星を形成することができます。 しかし、より多くの金属がガスの冷却を改善し、銀河が新しい星をより効率的に生成するのに役立ちます.
ブラックホールのレシピ
天文学者は、これらの構成要素を使用して、宇宙に出現する大小の星の数を示す銀河内の星の数のモデルを作成します。 そして、これらの星の進化、そして最も重要なことに、これらの星の死を追跡する必要がありました。 これを行うために、彼らは特定の星の特性 (質量と金属量) をその寿命と死の可能性に関連付けるモデリングに目を向けました。 最大の星のほんの一部だけがブラック ホールを生み出します。このシミュレーションは、天文学者に銀河内の星の何パーセントが毎年消滅するかを示します。
その後、天文学者は連星系の進化をたどらなければなりませんでした。ブラック ホールは兄弟星からガスを供給し、それらにガスを補充することができるからです。 したがって、連星系で形成されたブラック ホールは、最終的には、単独で生まれたブラック ホールよりも大きくなります。
ブラック ホールが年をとるにつれて、それらは周囲のガスを食べ続けます。これは天文学者にも高く評価されています。 最後に、星間空間の闇の中でブラックホール同士が出会い、合体することがあります。 したがって、正確な調査を行うために、天文学者は各銀河でのブラック ホールの合体率を推定する必要がありました。
ブラックホールの大規模調査
すべてをまとめると、天文学者は数十億年にわたってブラック ホールの数を追跡することができました。 彼らは、いわゆる「質量関数」を作成しました。これは、任意の時点で各サイズのブラック ホールがいくつ存在するかについての一種の天文学的センサスです。
当然のことながら、超大質量ブラック ホールと呼ばれる最大のブラック ホールは、小さいものよりもはるかにまれです。 研究者たちは、空間のすべての立方メガパーセク (1 メガパーセクは 3,26 万パーセク、または 50 万光年) で、私たちの宇宙には太陽の質量を持つ約 10 万個のブラック ホールが含まれていることを発見しました。 各ブラック ホールが太陽の質量の数倍である場合、これは同じ体積に約 万個のブラック ホールがあることを意味します。
これを概観すると、ブラック ホールに含まれる質量の総量は、星に含まれる質量の約 10% です。 ですから、夜空に見えるすべての星の中には、多くのブラックホールが隠れています。 一方、超大質量ブラック ホールは非常にまれであり、通常、各銀河にはこれらのモンスターが 1 つしか存在しません。 全体として、ブラック ホールは、今日の宇宙にあるすべてのバリオン (非暗黒) 物質の約 % を占めています。
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