După cum știți, găurile negre sunt foarte greu de detectat, deoarece sunt la fel de negre ca spațiul din jurul lor. Putem identifica locația găurilor negre doar în circumstanțe speciale, cum ar fi atunci când ejectează gaz dintr-o stea din apropiere sau se îmbină, eliberând un flux de unde gravitaționale. Deci câte găuri negre sunt? Pentru a răspunde la această întrebare, astronomii trebuie să apeleze la calcule teoretice pentru a face estimări.
Ingrediente ale unei găuri negre
Pentru a crea o gaură neagră, trebuie să creați stele, deoarece găurile negre sunt create de moartea stelelor. Prin urmare, pentru a afla câte găuri negre există în univers, cercetătorii au fost nevoiți să facă câțiva pași înapoi.
Primul pas este de a modela evoluția galaxiilor de-a lungul a miliarde de ani de istorie cosmică. La urma urmei, galaxiile sunt case pentru stele, iar evoluția lor generală afectează câte stele de fiecare tip apar în interiorul lor. De exemplu, unele galaxii pot forma constant stele noi an de an. Alții pot experimenta fuziuni care produc o formare de stele incredibil de intensă, dar apoi se epuizează și nu fac nimic de remarcat.
Astronomii au observat statisticile galaxiilor de-a lungul timpului cosmic, observând o tendință generală a ratei fuziunilor galaxiilor și a datelor demografice. Un alt factor cheie este așa-numita „metalicitate” a unei galaxii, care este o măsură a cantității de elemente, altele decât hidrogenul și heliul din interiorul galaxiei (astronomii le numesc „metale”). Galaxiile mai mari au mai mult gaz, ceea ce le permite să formeze mai multe stele. Dar mai multe metale pot îmbunătăți răcirea gazelor, ceea ce, la rândul său, ajută galaxiile să producă noi stele mai eficient.
Reteta gaura neagra
Folosind aceste blocuri de construcție, astronomii au un model al populației stelare din galaxii care le spune câte stele mici, medii și mari apar în univers. Și apoi au trebuit să urmărească evoluția – și cel mai important, moartea – a acestor stele. Pentru a face acest lucru, au apelat la modelare, care leagă proprietățile unei stele specifice (masa și metalitatea acesteia) cu durata de viață și cu posibila moarte. Doar o fracțiune dintre cele mai mari stele dau naștere găurilor negre, iar această simulare le spune astronomilor ce procent de stele din galaxie se sting în fiecare an.
Apoi, astronomii au trebuit să urmărească evoluția sistemelor binare, deoarece găurile negre se pot hrăni cu stelele lor frați, realizându-le cu gaz. Astfel, o gaură neagră formată într-un sistem binar se va dovedi în cele din urmă a fi mai mare decât o gaură neagră născută singură.
Pe măsură ce găurile negre îmbătrânesc, ele continuă să se hrănească cu orice gaz din jur, lucru pe care și astronomii l-au apreciat. În cele din urmă, uneori, găurile negre se găsesc între ele în întunericul spațiului interstelar și se îmbină. Astfel, pentru a face un sondaj precis, astronomii au trebuit să estimeze rata fuziunilor găurilor negre în fiecare galaxie.
Un mare recensământ al găurilor negre
Punând totul cap la cap, astronomii au reușit să urmărească populația găurilor negre de-a lungul a miliarde de ani. Ei au făcut așa-numita „funcție de masă”, care este un fel de recensământ astronomic al câte găuri negre de fiecare dimensiune există la un moment dat.
Nu este surprinzător că cele mai mari găuri negre, numite găuri negre supermasive, sunt mult mai rare decât omologii lor mai mici. Cercetătorii au descoperit că în fiecare megaparsec cub al spațiului (unde un megaparsec este de 1 milion de parsecs, sau 3,26 milioane de ani lumină), universul nostru conține aproximativ 50 de milioane de găuri negre cu masa Soarelui. Dacă fiecare gaură neagră are de câteva ori masa Soarelui, aceasta înseamnă aproximativ 10 milioane de găuri negre individuale în același volum.
Pentru a pune acest lucru în perspectivă, cantitatea totală de masă conținută în găurile negre este de aproximativ 10% din masa conținută în stele. Deci, printre toate stelele pe care le vezi pe cerul nopții, se ascund multe găuri negre. Găurile negre supermasive, pe de altă parte, sunt extrem de rare și fiecare galaxie găzduiește de obicei doar unul dintre acești monștri. În total, găurile negre reprezintă aproximativ 1% din toată materia barionică (neîntunecată) din univers astăzi.
Citeste si:
- O gaură neagră a fost descoperită într-un grup de stele din afara galaxiei noastre
- Fizicienii au făcut din greșeală o nouă descoperire despre găurile negre