Астрофізики вирахували кількість чорних дір у Всесвіті. Такі числа вам навіть не снилися

Насправді це теж помилка, адже активні чорні діри можуть бути різного кольору. Точніше, не самі діри, а акреційний диск, що оточує їх. Це структура, що складається з газу, пилу, плазми та інших частинок, що оточує чорну діру і поступово «впускає» матерію в її центр.

Найбільші чорні діри називаються надмасивними. Їхня маса перевищує масу Сонця як мінімум у 100 тис. разів. Це неймовірно великі та потужні об'єкти, які часто можна виявити у центрі галактик.

Як вони з’явилися, це поки що загадка для вчених. Її розгадка може призвести до пояснення феномену темної матерії — загадкового компонента космосу, який ми поки що жодного разу не спостерігали, проте знаємо про його існування через вплив на звичайну матерію.

Проте існують також чорні діри зоряної маси — і їх набагато більше. Це відносно невеликі об'єкти, маса яких приблизно в 10 разів більша за сонячну. Зазвичай вони з’являються після смерті досить масивної зірки, коли її внутрішні шари колапсують усередину під дією гравітації, стискаючись у надзвичайно щільний об'єкт і формуючи у такий спосіб чорну діру.

Італійські астрофізики з інституту SISSA вивчили формування та еволюцію подібних зірок та зіркових систем, щоб підрахувати, скільки «маленьких» чорних дір існує у Всесвіті. Число вийшло приголомшливим — 40 квінтильйонів (40 000 000 000 000 000 000). Також вчені з’ясували, що ці чорні діри становлять приблизно 1% усієї звичайної матерії у спостережуваному Всесвіті.

Свої методи вчені описали в журналі The Astrophysical Journal. «Це одне з перших і одне з найнадійніших обчислень ab initio функції маси зоряної чорної діри за всю космічну історію», — говорить астрофізик Алекс Сицилія, який брав участь у дослідженні.

Вчені вивчили не тільки еволюцію масивних зірок, оцінивши, як часто ті перетворюються на чорні діри, а й те, що відбувається до їх появи. Використовуючи різні дані про галактики — їх розміри, елементи, з яких вони складаються, і розміри газових хмар, у яких формуються зірки — вчені побудували модель Всесвіту, яка може прогнозувати кількість і розмір нових зірок.

Потім астрофізики відбирали зірки, які наприкінці свого життєвого циклу повинні перетворюватися на чорні діри — для цього вони повинні мати достатню масу і значну кількість елементів, важчих за водень і гелій.

Використавши ці розрахунки, вчені змогли створити модель, яка відслідковувала появу та розподіл чорних дір зоряної маси по всьому Всесвіту. Також вони враховували злиття чорних дір, які можна відстежити за гравітаційними хвилями, що з’являються після такої потужної події. Це було необхідно, щоб переконатися, що вони не враховують одну чорну діру більше ніж один раз.

З’ясувавши, як часто з’являються чорні діри з плином часу, дослідники змогли оцінити, скільки їх було в ранньому Всесвіті. Це окреме цікаве і важливе питання для вчених, адже наші останні спостереження показують, що вже невдовзі після появи нашого світу в ньому утворилася велика кількість надмасивних чорних дір. Зараз дослідникам важко пояснити, як саме вони могли сформуватися в ранньому Всесвіті, адже зазвичай на їхню еволюцію потрібні мільярди років.

Можливо, коли Всесвіт був набагато меншим, ніж зараз, чорним дірам зіркової маси потрібно було набагато менше часу для злиття та формування надмасивних монстрів. Завдяки новому дослідженню італійських астрофізиків подальші дослідження зможуть пролити світло на це питання.