Kot veste, je črne luknje zelo težko odkriti, ker so tako črne kot prostor okoli njih. Lokacijo črnih lukenj lahko natančno določimo le v posebnih okoliščinah, na primer, ko iz bližnje zvezde izbijejo plin ali se združijo in sprostijo tok gravitacijskih valov. Torej, koliko črnih lukenj obstaja? Za odgovor na to vprašanje se morajo astronomi obrniti na teoretične izračune, da bi naredili ocene.
Sestavine črne luknje
Če želite ustvariti črno luknjo, morate ustvariti zvezde, ker črne luknje nastanejo zaradi smrti zvezd. Zato so morali raziskovalci, da bi ugotovili, koliko črnih lukenj je v vesolju, stopiti nekaj korakov nazaj.
Prvi korak je modeliranje evolucije galaksij v milijardah let kozmične zgodovine. Navsezadnje so galaksije domovi za zvezde in njihov splošni razvoj vpliva na to, koliko zvezd vsake vrste se pojavi v njih. Na primer, nekatere galaksije lahko leto za letom dosledno tvorijo nove zvezde. Drugi lahko doživijo združitve, ki povzročijo neverjetno intenzivno nastajanje zvezd, potem pa izgorijo in ne naredijo nič pomembnega.
Astronomi so opazovali statistiko galaksij v vesoljskem času in opazili splošni trend v stopnji združevanja galaksij in demografskih podatkih. Drugi ključni dejavnik je tako imenovana "kovinskost" galaksije, ki je merilo količine elementov, razen vodika in helija v galaksiji (astronomi ju imenujejo "kovine"). Večje galaksije imajo več plina, kar jim omogoča, da tvorijo več zvezd. Toda več kovin lahko izboljša hlajenje plina, kar posledično pomaga galaksijam učinkoviteje proizvajati nove zvezde.
Recept za črno luknjo
Z uporabo teh gradnikov imajo astronomi model zvezdne populacije v galaksijah, ki jim pove, koliko majhnih, srednjih in velikih zvezd se pojavi v vesolju. In potem so morali slediti evoluciji – in kar je najpomembneje, smrti – teh zvezd. Da bi to naredili, so se obrnili na modeliranje, ki povezuje lastnosti določene zvezde (njeno maso in kovinskost) z njeno življenjsko dobo in možno smrtjo. Samo del največjih zvezd rodi črne luknje in ta simulacija pove astronomom, kolikšen odstotek zvezd v galaksiji vsako leto ugasne.
Astronomi so nato morali izslediti razvoj binarnih sistemov, saj se lahko črne luknje hranijo s svojimi sorodnimi zvezdami in jih napolnijo s plinom. Tako se bo črna luknja, oblikovana v binarnem sistemu, sčasoma izkazala za večjo od črne luknje, ki se je rodila sama.
Ko se črne luknje starajo, se še naprej hranijo z okoliškim plinom, kar so cenili tudi astronomi. Končno se včasih črne luknje najdejo v temi medzvezdnega prostora in se združijo. Zato so morali astronomi za natančno raziskavo oceniti stopnjo združevanja črnih lukenj v vsaki galaksiji.
Velik popis črnih lukenj
Če vse skupaj združimo, je astronomom uspelo slediti populaciji črnih lukenj v milijardah let. Izdelali so tako imenovano "masno funkcijo", ki je nekakšen astronomski popis, koliko črnih lukenj vsake velikosti obstaja v danem trenutku.
Ni presenetljivo, da so največje črne luknje, imenovane supermasivne črne luknje, veliko redkejše od svojih manjših dvojnikov. Raziskovalci so ugotovili, da v vsakem kubičnem megaparseku vesolja (kjer je megaparsek 1 milijon parsekov ali 3,26 milijona svetlobnih let) naše vesolje vsebuje približno 50 milijonov črnih lukenj z maso Sonca. Če je vsaka črna luknja nekajkrat večja od mase Sonca, to pomeni približno 10 milijonov posameznih črnih lukenj v isti prostornini.
Če pogledamo to v perspektivo, je skupna količina mase, ki jo vsebujejo črne luknje, približno 10 % mase, ki jo vsebujejo zvezde. Med vsemi zvezdami, ki jih vidite na nočnem nebu, se torej skriva veliko črnih lukenj. Po drugi strani pa so supermasivne črne luknje izjemno redke in vsaka galaksija je običajno dom samo ene od teh pošasti. Skupno črne luknje predstavljajo približno 1 % vse barionske (netemne) snovi v današnjem vesolju.
Preberite tudi:
- V zvezdni kopici zunaj naše galaksije so odkrili črno luknjo
- Fiziki so po naključju prišli do novega odkritja o črnih luknjah