Con un nuovo approccio computazionale, i ricercatori della SISSA sono stati in grado di eseguire un calcolo affascinante. Secondo il loro lavoro, circa l'1% di tutta la materia ordinaria (barionica) è contenuta in buchi neri di massa stellare.
Quanti buchi neri ci sono nell'universo? Questa è una delle questioni più attuali e di attualità dell'astrofisica e della cosmologia moderne. Questa domanda intrigante è stata recentemente affrontata da ricercatori della SISSA e di altre organizzazioni nazionali e internazionali. Nel primo articolo di una serie pubblicata su The Astrophysical Journal, gli autori hanno esplorato i dati demografici dei buchi neri di massa stellare, cioè buchi neri con masse che vanno da poche a diverse centinaia di masse solari.
“La natura innovativa di questo lavoro risiede nella combinazione di un modello dettagliato dell'evoluzione stellare con ricette avanzate per la formazione stellare e l'arricchimento dei metalli nelle singole galassie. Questo è uno dei primi e uno dei più affidabili calcoli ab initio della funzione di massa del buco nero stellare in tutta la storia cosmica.
Secondo un nuovo studio, circa l'1% di tutta la materia ordinaria (barionica) nell'universo è intrappolata in buchi neri di massa stellare.
Sorprendentemente, i ricercatori hanno scoperto che il numero di buchi neri nell'universo osservabile (una sfera di circa 90 miliardi di anni luce di diametro) è attualmente di circa 40 miliardi di miliardi (cioè circa 40 x 1018, cioè 4 con 19 zeri!). In altre parole, possiamo dire che è 40 quintilioni, 40mila quadrilioni o 40 milioni di trilioni.
Come spiegano gli autori dello studio: “Questo importante risultato è stato ottenuto attraverso un approccio originale che combina l'attuale codice evolutivo SEVN con prescrizioni empiriche per le proprietà fisiche rilevanti delle galassie, in particolare il tasso di formazione stellare, la quantità di massa stellare e il metallicità del mezzo interstellare (che sono elementi importanti per determinare il numero e la massa dei buchi neri stellari).
Utilizzando questi componenti critici in un approccio autoconsistente, grazie al loro nuovo approccio computazionale, i ricercatori hanno poi dedotto il numero di buchi neri di massa stellare e la loro distribuzione di massa nell'intera storia dell'universo.
La stima del numero di buchi neri nell'universo osservabile non è l'unico problema su cui gli scienziati stanno lavorando in questo studio.
Per riferimento:
Il diametro della Via Lattea è di circa un quintilione di chilometri, o uno zettametro.
Nel famoso problema dei grani della scacchiera, il numero di grani su una scacchiera a 64 celle sarebbe superiore a 18 quintilioni.
Ci sono oltre 43 quintilioni di diverse combinazioni del Cubo di Rubik.
Una lampada elettrica da 100 W emette 10 quintilioni di fotoni al secondo.
In collaborazione con il Dr. Ugo Di Carlo e la Prof. Michela Mapelli dell'Università di Padova, hanno anche esplorato i vari canali per la formazione di buchi neri di diverse masse, come stelle isolate, sistemi binari e ammassi stellari.
Secondo il loro lavoro, i buchi neri stellari più massicci sorgono principalmente come risultato di eventi dinamici negli ammassi stellari. In particolare, i ricercatori hanno dimostrato che tali eventi sono necessari per spiegare la funzione di massa della fusione dei buchi neri, secondo la stima dell'onda gravitazionale LIGO/Virgo.
"Il nostro lavoro fornisce una solida teoria della generazione di semi per buchi neri (super)massicci ad alto spostamento verso il rosso e potrebbe essere un punto di partenza per studiare l'origine dei 'nuclei pesanti', che descriveremo in un futuro articolo".
Lo studio è stato pubblicato sull'Astrophysical Journal.
2022-02-06 19:42:01
Autore: Vitalii Babkin