40 квинтиллионов черных дыр звездных масс скрываются во Вселенной

Ученые оценили число «небольших» черных дыр во Вселенной – и оно поражает воображение!

Используя новый метод, команда астрофизиков получила новую оценку числа черных дыр звездных масс – то есть черных дыр массами от 5 до 10 масс Солнца – во Вселенной.

И эта цифра изумляет – 40 000 000 000 000 000 000, или 40 квинтиллионов, черных дыр звездных масс населяет наблюдаемую часть Вселенной, что составляет около 1 процента от массы всей нормальной материи, согласно этой новой оценке.

Но как ученые получили эту цифру? Отслеживая эволюцию звезд в нашей Вселенной, они оценили частоту, с которой звезды – или самостоятельно, или в составе двойных систем – превращаются в черные дыры, рассказал главный автор исследования Алекс Сицилия (Alex Sicilia), астрофизик из Международной школы перспективных исследований в Триесте, Италия.

Чтобы произвести эту оценку, астрофизики смоделировали не только жизнь звезд, но и предваряющие их рождение отрезки времени. Используя известные статистические данные по различным галактикам, такие как размеры, элементный состав вещества, а также размеры родительских облаков звезд этих галактик, команда построила модель Вселенной, которая точно воспроизводила формирование звезд различных размеров и частоту их появления.

После установления скорости формирования звезд, которые могли в конечном счете превратиться в черные дыры, команда смоделировала жизнь и смерть этих звезд, используя такие данные как их массы и металличности – содержания элементов тяжелее водорода или гелия – для нахождения доли звезд-кандидатов, которые могут превратиться в черные дыры. Учитывая также звезды, входящие в состав двойных систем, и рассчитывая частоту, с которой такие черные дыры встречаются и объединяются между собой, исследователи обеспечили отсутствие дублирования черных дыр при подсчете.

Имея на руках результаты такого расчета, исследователи создали модель, которая отслеживает изменения популяции и распределения по размерам черных дыр звездных масс с течением времени и позволяет получить общую оценку числа таких черных дыр. Затем, сравнив полученные данные расчетов с данными, полученными на основе анализа гравитационных волн, авторы подтвердили хорошее соответствие своей модели наблюдательным данным.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.