Hvor mange sorte hull er det i universet? Dette er et av de mest relevante og komplekse spørsmålene innen moderne astrofysikk og kosmologi, skriver han. scitechdaily.com. Denne spennende gåten ble nylig forsøkt løst av SISSA doktorgradsstudent Alex Sicilia, hvis veiledere var prof. Andrea Lapi og dr. Lumen Boco.

Flere SISSA-ansatte og representanter for andre italienske og utenlandske vitenskapelige institusjoner hjalp doktoranden. I den første artikkelen, som nettopp ble publisert i The Astrophysical Journal, analyserte forskerne demografien til stjerners sorte hull. Massen til disse sorte hullene er flere til flere hundre ganger større enn massen til solen vår. De dannes på slutten av livssyklusen til massive stjerner.

«Dette arbeidet er virkelig banebrytende fordi det kombinerer en detaljert modell av utviklingen av vanlige stjerner og binærfiler med avanserte teorier om stjernedannelse og fordeling av metaller i individuelle galakser.» Dette er en av de første og så langt en av de viktigste studiene av massen av stjerners sorte hull,» bemerket studiens hovedforfatter, A. Sicilia.

Ifølge resultatene fra den nye studien er omtrent én prosent av all vanlig materie fanget i stjernenes sorte hull. Interessant nok har forskere klart å bestemme antall sorte hull i det synlige universet (et område på omtrent 90 milliarder lysår i diameter). I dag er det omtrent 40 kvintillioner, det er en firer med 19 nuller!

En ny måte å telle sorte hull på

«Dette viktige resultatet ble oppnådd ved å bruke en original tilnærming som kombinerer toppmoderne SEVN evolusjonssimuleringsprogramvare for normale stjerner og binærfiler, utviklet av SISSA-forskeren Dr. Mario Spera, og etablere empiriske modeller for de fysiske egenskapene til galakser, i spesiell stjernedannelseshastighet, stjernemasse og metallisitet i interstellart rom (som alle er viktige for å beregne antall og masse av stjernenes sorte hull).

Ved å bruke disse essensielle komponentene i den opprinnelige metoden, beregnet forskerne antall stjernesort hull og deres massefordeling over hele den kjente perioden av universets historie,» sa studieforfatterne.

Hva er opprinnelsen til de mest massive stjernenes sorte hullene?

Det estimerte antallet sorte hull i det synlige universet var ikke det eneste studieobjektet. I samarbeid med Dr. Ugo Di Carlo og prof. Michela Mapelli, som jobber ved University of Padua, har forskerne også sett på ulike scenarier for dannelsen av sorte hull med forskjellige masser, som enkeltstjerner, binære stjernesystemer og stjernehoper.

I følge resultatene av studien dannes de mest massive sorte hullene hovedsakelig i stjernehoper under dynamiske hendelser. Disse påstandene støttes av gravitasjonsbølger registrert av LIGO- og Jomfru-interferometrene, som tillot oss å gjøre antagelser om massen av smeltede sorte hull.

«Vårt arbeid gir en solid teori for hvordan stjerner med høy rødforskyvning dannes og til slutt blir til (super)massive sorte hull.» Den kan brukes til å studere dannelsen av sorte hull under kollapsen av enorme gassskyer, noe vi planlegger å gjøre i videre studier,” bemerket studiens medforfatter Dr. L. Boco.

Lærer. A Lapi la til: «Denne forskningen er virkelig tverrfaglig, og involverer og krever relevant kunnskap innen områder som stjerneastrofysikk, galaksedannelse og -evolusjon, og gravitasjonsbølger og flerkanalsastrofysikk.» Derfor er felles innsats fra ansatte ved forskjellige astrofysikk- og kosmologiske avdelinger i SISSA og effektivt samarbeid med eksterne kolleger nødvendig.»

Arbeidet til A. Sicilia ble skrevet som en del av det prestisjetunge treningsnettverksprosjektet «BiD4BESt – Big Data Application for Black Hole Evolution Studies». Den europeiske union (EU) har bevilget rundt 3,5 millioner til gjennomføringen. euro. Målet med prosjektet er å trene 13 PhD-studenter som begynner forskning innen feltet sorte hulls dannelse og evolusjon, utført ved hjelp av avanserte datavitenskapelige metoder.

Kilde: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac34fb