Астрофизики вычислили количество черных дыр во Вселенной. Такие числа вам даже не снились

На самом деле это тоже заблуждение, ведь активные черные дыры могут быть совершенно разного цвета. Точнее, не сами дыры, а аккреционный диск, окружающий их. Это структура, состоящая из газа, пыли, плазмы и других частиц, окружающая черную дыру и постепенно «роняющая» материю в ее центр.

Самые большие черные дыры называются сверхмассивными. Их масса превышает массу Солнца как минимум в 100 тыс. раз. Это невероятно большие и мощные объекты, которые часто можно обнаружить в центре галактик.

Как они появились — это пока что загадка для ученых. Ее разгадка может привести к объяснению феномена темной материи — загадочного компонента космоса, который мы пока ни разу не наблюдали, однако знаем о его существовании из-за воздействия на обычную материю.

Однако существуют также черные дыры звездной массы — и их намного больше. Это относительно небольшие объекты, масса которых примерно в 10 раз больше солнечной. Обычно они появляются после смерти достаточно массивной звезды, когда ее внутренние слои коллапсируют внутрь под действием гравитации, сжимаясь в чрезвычайно плотный объект и формируя таким образом черную дыру.

Итальянские астрофизики из института SISSA изучили формирование и эволюцию подобных звезд и звездных систем, чтобы подсчитать, сколько «маленьких» черных дыр существует во Вселенной. Число получилось ошеломляющим — 40 квинтиллионов (40 000 000 000 000 000 000). Также ученые выяснили, что эти черные дыры составляют примерно 1% всей обычной материи в наблюдаемой Вселенной.

Свои методы ученые описали в журнале The Astrophysical Journal. «Это одно из первых и одно из самых надежных вычислений ab initio функции массы звездной черной дыры за всю космическую историю», — говорит астрофизик Алекс Сицилия, участвовавший в исследовании.

Ученые изучили не только эволюцию массивных звезд, оценив, как часто те превращаются в черные дыры, но и то, что происходит до их появления. Используя различные данные о галактиках — их размеры, элементы, из которых они состоят и размеры газовых облаков, в которых формируются звезды — ученые построили модель Вселенной, которая может предсказывать количество и размер новых звезд.

Затем астрофизики отбирали звезды, которые в конце своего жизненного цикла должны превращаться в черные дыры — для этого они должны обладать достаточной массой и внушительным количеством элементов тяжелее водорода и гелия.

Использовав эти расчеты, ученые смогли создать модель, которая отслеживала появление и распределение черных дыр звездной массы по всей Вселенной. Также они учитывали слияния черных дыр, которые можно отследить по гравитационным волнам, которые появляются после такого мощного события. Это было необходимо, чтобы удостовериться, что они не учитывают одну черную дыру больше одного раза.

Выяснив, как часто появляются черные дыры с течением времени, исследователи смогли оценить, сколько их было в ранней Вселенной. Это — отдельный интересный и важный вопрос для ученых, ведь наши последние наблюдения показывают, что уже вскоре после появления нашего мира в нем образовалось большое количество сверхмассивных черных дыр. Сейчас исследователи затрудняются объяснить, как именно они могли сформироваться в ранней Вселенной, ведь обычно на их эволюцию требуются миллиарды лет.

Возможно, когда Вселенная была намного меньше чем сейчас, черным дырам звездной массы требовалось намного меньше времени для слияний и формирования сверхмассивных монстров. Благодаря новому исследованию итальянских астрофизиков, дальнейшие исследования смогут пролить свет на этот вопрос.