Ako viete, čierne diery je veľmi ťažké odhaliť, pretože sú čierne ako priestor okolo nich. Miesto čiernych dier môžeme určiť len za zvláštnych okolností, napríklad keď vyvrhnú plyn z blízkej hviezdy alebo sa spoja, čím sa uvoľní prúd gravitačných vĺn. Koľko je teda čiernych dier? Na zodpovedanie tejto otázky sa astronómovia musia obrátiť na teoretické výpočty, aby urobili odhady.
Zloženie čiernej diery
Na vytvorenie čiernej diery je potrebné vytvoriť hviezdy, pretože čierne diery vznikajú smrťou hviezd. Preto, aby vedci zistili, koľko čiernych dier je vo vesmíre, museli urobiť pár krokov späť.
Prvým krokom je modelovanie vývoja galaxií v priebehu miliárd rokov kozmickej histórie. Galaxie sú napokon domovom hviezd a ich celkový vývoj ovplyvňuje, koľko hviezd každého typu sa v nich objaví. Napríklad niektoré galaxie môžu neustále vytvárať nové hviezdy rok čo rok. Iní môžu zažiť fúzie, ktoré produkujú neuveriteľne intenzívnu tvorbu hviezd, ale potom vyhoria a neurobia nič významné.
Astronómovia pozorovali štatistiku galaxií počas kozmického času, pričom zaznamenali všeobecný trend v rýchlosti zlučovania galaxií a demografii. Ďalším kľúčovým faktorom je takzvaná „metalicita“ galaxie, ktorá je mierou množstva prvkov iných ako vodík a hélium vo vnútri galaxie (astronómovia ich nazývajú „kovy“). Väčšie galaxie majú viac plynu, čo im umožňuje vytvárať viac hviezd. Viac kovov však môže zlepšiť chladenie plynu, čo zase pomáha galaxiám produkovať nové hviezdy efektívnejšie.
Recept na čiernu dieru
Pomocou týchto stavebných blokov majú astronómovia model hviezdnej populácie v galaxiách, ktorý im hovorí, koľko malých, stredných a veľkých hviezd sa objavuje vo vesmíre. A potom potrebovali sledovať vývoj – a čo je najdôležitejšie, smrť – týchto hviezd. Za týmto účelom sa obrátili na modelovanie, ktoré spája vlastnosti konkrétnej hviezdy (jej hmotnosť a metalicitu) s jej životnosťou a možnou smrťou. Len zlomok najväčších hviezd rodí čierne diery a táto simulácia astronómom hovorí, aké percento hviezd v galaxii každý rok zhasne.
Astronómovia potom museli sledovať vývoj binárnych systémov, pretože čierne diery sa môžu živiť svojimi súrodeneckými hviezdami a dopĺňať ich plynom. Čierna diera vytvorená v binárnom systéme sa teda nakoniec ukáže byť väčšia ako čierna diera zrodená sama.
Ako čierne diery starnú, naďalej sa živia akýmkoľvek okolitým plynom, čo ocenili aj astronómovia. Nakoniec sa niekedy čierne diery nájdu v temnote medzihviezdneho priestoru a spoja sa. Aby teda astronómovia urobili presný prieskum, museli odhadnúť mieru zlučovania čiernych dier v každej galaxii.
Veľké sčítanie čiernych dier
Keď to všetko spojíme, astronómovia boli schopní sledovať populáciu čiernych dier v priebehu miliárd rokov. Urobili takzvanú "hmotnostnú funkciu", čo je druh astronomického sčítania počtu čiernych dier každej veľkosti v danom čase.
Nie je prekvapením, že najväčšie čierne diery, nazývané supermasívne čierne diery, sú oveľa zriedkavejšie ako ich menšie náprotivky. Výskumníci zistili, že v každom kubickom megaparseku vesmíru (kde megaparsek je 1 milión parsekov alebo 3,26 milióna svetelných rokov) náš vesmír obsahuje asi 50 miliónov čiernych dier s hmotnosťou Slnka. Ak má každá čierna diera niekoľkonásobok hmotnosti Slnka, znamená to približne 10 miliónov jednotlivých čiernych dier v rovnakom objeme.
Aby sme to uviedli do perspektívy, celkové množstvo hmoty obsiahnutej v čiernych dierach je asi 10 % hmoty obsiahnutej vo hviezdach. Takže medzi všetkými hviezdami, ktoré vidíte na nočnej oblohe, sa skrýva veľa čiernych dier. Na druhej strane supermasívne čierne diery sú extrémne zriedkavé a každá galaxia je zvyčajne domovom len jedného z týchto príšer. Celkovo dnes čierne diery tvoria asi 1 % všetkej baryónovej (nie temnej) hmoty vo vesmíre.
Prečítajte si tiež:
- Vo hviezdokope mimo našej galaxie bola objavená čierna diera
- Fyzici náhodou urobili nový objav o čiernych dierach