دانشمندان تعداد سیاهچاله های "کوچک" جهان را محاسبه کرده اند. و جای تعجب نیست: این خیلی است.
محاسبه این عدد ممکن است غیرممکن به نظر برسد. هنوز لکه دار سیاه چاله ها ساده ترین کار نیست از آنجا که آنها به اندازه قیر تاریک هستند، به اندازه فضایی که در آن پنهان می شوند، نوری که جالوت های کیهانی را در بر می گیرد فقط در شرایط خارق العاده قابل تشخیص است - مثلاً وقتی نور را به اطراف خود خم می کنند و از گازهای ناگوار می خورند. و ستارگانی که خیلی نزدیکشان منحرف می شوند یا در برخوردهای بزرگی که امواج گرانشی را ایجاد می کنند متوقف می شوند.
اما این امر دانشمندان را از یافتن راه‌های مبتکرانه برای حدس زدن عدد باز نمی‌دارد. با استفاده از روش جدیدی که در 12 ژانویه مشخص شد مجله اخترفیزیکتیمی از اخترفیزیکدانان تخمین جدیدی از تعداد سیاهچاله‌هایی با جرم ستاره‌ای - سیاهچاله‌هایی با جرم 5 تا 10 برابر بیشتر از خورشید - در جهان انجام داده‌اند.
متصل: 12 عجیب ترین جرم جهان
و این شگفت انگیز است: 40,000,000,000,000,000,000 یا 40 کوئینتیلیون سیاهچاله با جرم ستاره ای در جهان مشاهده شده ساکن هستند که طبق تخمین جدید تقریباً 1% از کل ماده عادی را تشکیل می دهند.
پس چگونه دانشمندان به این عدد رسیدند؟ الکس سیسیلی، نویسنده اول، اخترفیزیکدان دانشکده بین المللی تحقیقات پیشرفته (SISSA) گفت: با ردیابی تکامل ستارگان در جهان ما، آنها محاسبه کردند که چقدر ستارگان - چه به تنهایی یا در سیستم های دوتایی جفت شده اند - به سیاهچاله تبدیل می شوند. ). ) در تریست ایتالیا.
"این یکی از اولین و یکی از با ثبات ترین در ابتدا است [ground up] محاسبه[s] عملکرد جرم سیاهچاله ستاره ای در تاریخ فضا "، سیسیل در بیانیه ای گفت.
برای ایجاد یک سیاهچاله، باید با یک ستاره بزرگ شروع کنید - ستاره ای با جرم تقریباً 5 تا 10 برابر بزرگتر از خورشید. وقتی ستارگان بزرگ به پایان عمر خود می رسند، شروع به ادغام عناصر سنگین فزاینده ای می کنند، مانند سیلیکون یا منیزیم، درون هسته های آتشین آنها. اما یک بار آن فرآیند سنتز شروع به شکل گیری می کند اهن، ستاره در آستانه خود تخریبی اجباری است. آهن انرژی همجوشی بیشتری نسبت به آزاد شدن خود جذب می کند و باعث می شود ستاره توانایی خود را برای فشار دادن به بزرگی از دست بدهد. نیروهای گرانشی توسط جرم عظیم آن ایجاد می شود. به خودی خود فرو می ریزد و ابتدا هسته خود و بعداً تمام مواد نزدیک به خود را در نقطه ای با اندازه بی نهایت کوچک و چگالی بی نهایت جمع می کند - تکینگی. ستاره به سیاهچاله تبدیل می شود و فراتر از مرزی که افق رویداد نامیده می شود، هیچ چیز - حتی نور - نمی تواند از کشش گرانشی آن فرار کند.
اخترفیزیکدانان برای رسیدن به ارزیابی خود، نه تنها زندگی، بلکه پیش از حیات ستارگان در کیهان را نیز الگوبرداری کردند. با استفاده از آمارهای شناخته شده از مختلف کهکشان ها، مانند اندازه آنها، عناصر موجود در آنها و اندازه ابرهای گازی که ستارگان در آنها شکل می گیرند، تیم یک مدل از جهان را ساخت که اندازه های مختلف ستارگانی که ساخته می شوند و تعداد دفعات آنها را به دقت منعکس می کند. ایجاد شده.
پس از تعیین سرعت شکل‌گیری ستاره‌ها که در نهایت می‌تواند به سیاهچاله تبدیل شود، محققان با استفاده از داده‌هایی مانند جرم آنها و ویژگی‌ای به نام فلزی بودن - فراوانی عناصر سنگین‌تر از این ستاره‌ها، زندگی و مرگ آنها را مدل‌سازی کردند. هیدروژن یا هلیوم - برای یافتن درصد ستارگان نامزدی که به سیاهچاله تبدیل می شوند. محققان با مشاهده ستارگان جفت شده در منظومه های دوتایی، و با محاسبه سرعتی که سیاهچاله ها می توانند به هم برسند و ادغام شوند، اطمینان حاصل می کنند که سیاهچاله های مضاعف را در مطالعه خود در نظر نمی گیرند. آنها همچنین یاد گرفتند که چگونه این ادغام ها، همراه با خوردن سیاهچاله ها در گاز مجاور، بر توزیع اندازه سیاهچاله های موجود در جهان تأثیر می گذارد.
با در دست داشتن این محاسبات، محققان مدلی طراحی کردند که جمعیت و توزیع اندازه سیاهچاله های ستاره ای را در طول زمان ردیابی می کند تا عددی تحریک کننده به آنها بدهد. سپس، محققان با مقایسه این تخمین با داده های گرفته شده از امواج گرانشی یا فضا-زمان که از ادغام یک سیاهچاله و ستارگان دوتایی تشکیل شده اند، تأیید کردند که مدل آنها مطابقت خوبی با داده ها دارد.
اخترفیزیکدانان امیدوارند از تخمین جدید برای مطالعه برخی از سوالات گیج کننده ای که از مشاهدات جهان اولیه ناشی می شود استفاده کنند - مانند اینکه چگونه جهان اولیه به سرعت توسط سیاهچاله های بسیار پرجرم پر شد - اغلب با جرم میلیون ها یا حتی میلیاردها بار بزرگتر از ستاره. حفره های جرمی که محققان در این مطالعه کاوش کردند - خیلی زود پس از انفجار بزرگ.
از آنجایی که این سیاه‌چاله‌های غول‌پیکر از ادغام سیاه‌چاله‌های کوچک‌تر با جرم ستاره‌ای - یا "دانه‌های" سیاهچاله‌ها به وجود می‌آیند، محققان امیدوارند که درک بهتر چگونگی شکل‌گیری سیاه‌چاله‌های کوچک در کیهان اولیه به آنها کمک کند تا منشأ ابرپرجرم خود را کشف کنند. پسرعموها
"کار ما یک نظریه پایدار برای تولید دانه های نور برای سیاهچاله های کلان جرم در جابجایی های بزرگ به سرخ ارائه می دهد. [further back in time]لومن بوکو، اخترفیزیکدان در SISSA، در بیانیه‌ای گفت: و این می‌تواند نقطه شروعی برای مطالعه منشأ «دانه‌های سنگین» باشد که در یک سند آینده به آن نگاه خواهیم کرد.
در اصل در Live Science منتشر شده است.