Mit einem neuen Rechenansatz konnten die SISSA-Forscher eine faszinierende Berechnung durchführen. Ihrer Arbeit zufolge ist etwa 1% aller gewöhnlichen (baryonischen) Materie in Schwarzen Löchern mit stellarer Masse enthalten.
Wie viele Schwarze Löcher gibt es im Universum? Dies ist eines der aktuellsten und aktuellsten Themen der modernen Astrophysik und Kosmologie. Diese faszinierende Frage wurde kürzlich von Forschern der SISSA und anderen nationalen und internationalen Organisationen behandelt. Im ersten Artikel einer Reihe, die im Astrophysical Journal veröffentlicht wurde, untersuchten die Autoren die Demographie von Schwarzen Löchern mit stellarer Masse, d. h. von Schwarzen Löchern mit Massen von einigen wenigen bis zu mehreren hundert Sonnenmassen.
„Der innovative Charakter dieser Arbeit liegt in der Kombination eines detaillierten Modells der Sternentwicklung mit fortschrittlichen Rezepten für die Sternentstehung und Metallanreicherung in einzelnen Galaxien. Dies ist eine der ersten und zuverlässigsten Ab-initio-Berechnungen der Massenfunktion stellarer Schwarzer Löcher in der gesamten kosmischen Geschichte.
Einer neuen Studie zufolge ist etwa 1 % aller gewöhnlichen (baryonischen) Materie im Universum in Schwarzen Löchern mit stellarer Masse eingeschlossen.
Überraschenderweise fanden die Forscher heraus, dass die Zahl der Schwarzen Löcher im beobachtbaren Universum (eine Kugel mit etwa 90 Milliarden Lichtjahren Durchmesser) derzeit etwa 40 Milliarden Milliarden (also etwa 40 x 1018, also 4 mit 19 Nullen!) beträgt. Mit anderen Worten, wir können sagen, dass es 40 Quintillionen, 40.000 Billiarden oder 40 Millionen Billionen sind.
Wie die Autoren der Studie erklären: „Dieses wichtige Ergebnis wurde durch einen originellen Ansatz erzielt, der den aktuellen SEVN-Evolutionscode mit empirischen Vorschriften für die relevanten physikalischen Eigenschaften von Galaxien kombiniert, insbesondere die Sternentstehungsrate, die Menge an Sternmasse und die Metallizität des interstellaren Mediums (die wichtige Elemente zur Bestimmung der Anzahl und Masse stellarer Schwarzer Löcher sind).
Unter Verwendung dieser kritischen Komponenten in einem selbstkonsistenten Ansatz konnten die Forscher dank ihres neuen Rechenansatzes dann die Anzahl der Schwarzen Löcher mit stellarer Masse und ihre Massenverteilung über die gesamte Geschichte des Universums ableiten.
Die Schätzung der Anzahl der Schwarzen Löcher im beobachtbaren Universum ist nicht das einzige Thema, an dem Wissenschaftler in dieser Studie arbeiten.
Als Referenz:
Der Durchmesser der Milchstraße beträgt etwa eine Trillion Kilometer oder einen Zettameter.
Beim berühmten Schachbrett-Kornproblem würde die Anzahl der Körner auf einem 64-Zellen-Brett über 18 Quintillionen betragen.
Es gibt über 43 Quintillionen verschiedene Kombinationen des Zauberwürfels.
Eine elektrische 100-W-Lampe sendet 10 Quintillionen Photonen pro Sekunde aus.
In Zusammenarbeit mit Dr. Ugo Di Carlo und Prof. Michela Mapelli von der Universität Padua haben sie auch die verschiedenen Kanäle für die Entstehung von Schwarzen Löchern unterschiedlicher Masse wie isolierte Sterne, Doppelsysteme und Sternhaufen erforscht.
Ihrer Arbeit zufolge entstehen die massereichsten stellaren Schwarzen Löcher hauptsächlich als Ergebnis dynamischer Ereignisse in Sternhaufen. Insbesondere zeigten die Forscher, dass solche Ereignisse laut der Gravitationswellenschätzung von LIGO/Virgo notwendig sind, um die Massenfunktion verschmelzender Schwarzer Löcher zu erklären.
„Unsere Arbeit liefert eine robuste Theorie der Keimerzeugung für (super-)massive Schwarze Löcher mit hoher Rotverschiebung und könnte ein Ausgangspunkt für die Untersuchung des Ursprungs von ‚schweren Kernen‘ sein, die wir in einem zukünftigen Artikel beschreiben werden.“
Die Studie wurde im Astrophysical Journal veröffentlicht.
2022-02-06 19:42:01
Autor: Vitalii Babkin