Som du vet, er sorte hull svært vanskelig å oppdage fordi de er like svarte som rommet rundt dem. Vi kan bare finne plasseringen av sorte hull under spesielle omstendigheter, for eksempel når de støter ut gass fra en nærliggende stjerne eller smelter sammen, og frigjør en strøm av gravitasjonsbølger. Så hvor mange sorte hull er det? For å svare på dette spørsmålet må astronomer henvende seg til teoretiske beregninger for å gjøre estimater.
Ingredienser av et svart hull
For å lage et svart hull, må du lage stjerner, fordi sorte hull blir skapt av stjerners død. Derfor, for å finne ut hvor mange sorte hull det er i universet, måtte forskerne ta noen skritt tilbake.
Det første trinnet er å modellere utviklingen av galakser over milliarder av år med kosmisk historie. Galakser er tross alt hjem for stjerner, og deres generelle utvikling påvirker hvor mange stjerner av hver type som vises i dem. For eksempel kan noen galakser konsekvent danne nye stjerner år etter år. Andre kan oppleve sammenslåinger som produserer utrolig intens stjernedannelse, men så brenner de ut og gjør ingenting.
Astronomer har observert statistikken over galakser gjennom kosmisk tid, og notert en generell trend i hastigheten på galaksesammenslåinger og demografi. En annen nøkkelfaktor er den såkalte "metallisiteten" til en galakse, som er et mål på mengden av andre grunnstoffer enn hydrogen og helium inne i galaksen (astronomer kaller dem "metaller"). Større galakser har mer gass, noe som gjør at de kan danne flere stjerner. Men flere metaller kan forbedre gasskjøling, som igjen hjelper galakser til å produsere nye stjerner mer effektivt.
Svart hull oppskrift
Ved å bruke disse byggesteinene har astronomer en modell av stjernepopulasjonen i galakser som forteller dem hvor mange små, mellomstore og store stjerner som vises i universet. Og så trengte de å spore utviklingen – og viktigst av alt, døden – til disse stjernene. For å gjøre dette vendte de seg til modellering, som relaterer egenskapene til en spesifikk stjerne (dens masse og metallisitet) til dens levetid og mulige død. Bare en brøkdel av de største stjernene føder sorte hull, og denne simuleringen forteller astronomene hvor mange prosent av stjernene i galaksen som slukkes hvert år.
Astronomer måtte da spore utviklingen av binære systemer, ettersom sorte hull kan mate av søskenstjernene deres og fylle dem opp med gass. Dermed vil et sort hull dannet i et binært system til slutt vise seg å være større enn et sort hull født alene.
Etter hvert som sorte hull eldes, fortsetter de å mate på all omkringliggende gass, noe astronomer også satte pris på. Til slutt, noen ganger finner svarte hull hverandre i mørket i det interstellare rommet og smelter sammen. For å foreta en nøyaktig undersøkelse, måtte astronomer estimere hastigheten på sammenslåinger av svarte hull i hver galakse.
En stor folketelling av sorte hull
Ved å sette alt sammen, var astronomer i stand til å spore befolkningen av sorte hull over milliarder av år. De laget en såkalt «massefunksjon», som er en slags astronomisk telling av hvor mange sorte hull av hver størrelse som finnes til enhver tid.
Ikke overraskende er de største sorte hullene, kalt supermassive sorte hull, mye sjeldnere enn sine mindre motstykker. Forskere har funnet ut at i hver kubikk megaparsek av rommet (hvor en megaparsec er 1 million parsec, eller 3,26 millioner lysår), inneholder universet vårt omtrent 50 millioner sorte hull med massen til solen. Hvis hvert sort hull er flere ganger solens masse, betyr dette omtrent 10 millioner individuelle sorte hull i samme volum.
For å sette dette i perspektiv, er den totale mengden masse i sorte hull omtrent 10 % av massen i stjerner. Så blant alle stjernene du ser på nattehimmelen, er det mange sorte hull som gjemmer seg. Supermassive sorte hull, derimot, er ekstremt sjeldne, og hver galakse er vanligvis hjem til bare ett av disse monstrene. Totalt utgjør svarte hull omtrent 1 % av all baryonisk (ikke-mørk) materie i universet i dag.
Les også:
- Et svart hull er oppdaget i en stjernehop utenfor galaksen vår
- Fysikere gjorde ved et uhell en ny oppdagelse om sorte hull