Câte găuri negre există în Univers? Numărul cuprinde nu mai puțin de 19 zerouri

Câte găuri negre există în Univers? Aceasta este una dintre cele mai relevante și apăsătoare întrebări din astrofizica și cosmologia modernă.

Această întrebare a fost abordată recent de doctorandul Alex Sicilia, sub îndrumarea prof. Andrea Lapi și dr. Lumen Boco, alături de alți colaboratori din instituții naționale și internaționale, relatează EurekAlert!.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Într-o primă lucrare dintr-o serie publicată în The Astrophysical Journal, autorii au investigat demografia găurilor negre cu masă stelară, adică găuri negre cu mase între câteva zeci până la câteva sute de mase solare, care au apărut la sfârșitul vieții unor stele masive.

Potrivit noii cercetări, o cantitate remarcabilă de aproximativ 1% din materia totală obișnuită (barionică) a Universului este blocată în găurile negre cu masă stelară. În mod uimitor, cercetătorii au descoperit că numărul găurilor negre din Universul observabil (o sferă cu diametrul de aproximativ 90 de miliarde de ani-lumină) în prezent este de aproximativ 40 de miliarde de miliarde, adică 4 urmat de 19 zerouri.

O nouă metodă de a calcula numărul găurilor negre

După cum explică autorii cercetării: „Acest rezultat important a fost obținut datorită unei abordări originale care combină codul de evoluție stelar și binar de ultimă generație SEVN, dezvoltat de Dr. Mario Spera, cercetător SISSA, cu prescripții empirice pentru proprietățile fizice relevante ale galaxiilor, în special rata de formare a stelelor, cantitatea de masă stelară și metalicitatea mediului interstelar (care sunt toate elemente importante pentru a defini numărul și masele găurilor negre stelare)”.

Exploatând aceste ingrediente cruciale într-o abordare auto-consecventă, datorită noii lor abordări de calcul, cercetătorii au derivat apoi numărul de găuri negre stelare și distribuția lor în masă de-a lungul istoriei Universului.

Alex Sicilia, primul autor al studiului, comentează: „Caracterul inovator al acestei lucrări este în cuplarea unui model detaliat al evoluției stelare și binare cu rețete avansate pentru formarea stelelor și îmbogățirea cu metale în galaxii individuale. Acesta este unul dintre primele și unul dintre cele mai robuste calcule ab initio ale funcției de masă a găurii negre stelare de-a lungul istoriei cosmice”.

Care este originea celor mai masive găuri negre stelare?

Estimarea numărului de găuri negre din Universul observabil nu este singura problemă investigată de oamenii de știință în această cercetare. În colaborare cu Dr. Ugo Di Carlo și Prof. Michela Mapelli, de la Universitatea din Padova, ei au explorat, de asemenea, diferitele canale de formare pentru găurile negre de diferite mase, cum ar fi stele izolate, sisteme binare și roiuri stelare.

Conform lucrării lor, cele mai masive găuri negre stelare provin în principal din evenimente dinamice din clustere stelare. Mai exact, cercetătorii au arătat că astfel de evenimente sunt necesare pentru a explica funcția de masă a găurilor negre care se unesc, estimată din observațiile undelor gravitaționale din colaborarea LIGO/Virgo.

Lumen Boco, coautor al lucrării, comentează: „Lucrările noastre furnizează o teorie solidă pentru generarea de semințe ușoare pentru găurile negre (super)masive cu deplasare spre roșu ridicată și poate constitui un punct de plecare pentru a investiga originea „semințelor grele” pe care îl vom urmări într-o lucrare viitoare”.

Prof. Andrea Lapi adaugă: „Această cercetare este cu adevărat multidisciplinară, acoperă aspecte și necesită experiență în astrofizica stelară, formarea și evoluția galaxiilor, unde gravitaționale și astrofizică multi-mesager; ca atare, are nevoie de eforturi de colaborare din partea diverșilor membri ai grupului de astrofizică și cosmologie SISSA și de o rețea puternică cu colaboratori externi”.

Vă recomandăm să citiți și:

Spațiul provoacă haos în sângele astronauților, iar NASA are chiar și un nume pentru asta

Cum arată Gaura Neagră care înghite o stea ca Soarele nostru în fiecare zi

Supernovele au confirmat o teorie fundamentală cu privire la evoluţia Universului

NASA a realizat un tip de anvelope revoluţionare, inspirate din modelul armurilor cavalerilor