科学家们估计了宇宙中“小”黑洞的数量。毫不奇怪：很多。
这个数字似乎无法计算；毕竟，发现黑洞并不是最简单的任务。因为它们和它们潜伏的空间一样漆黑，所以吞噬光的宇宙巨人只有在最特殊的情况下才能被检测到——比如当它们弯曲周围的光，以不幸的气体和恒星为食时离得太近，或盘旋向释放引力波的巨大碰撞。
但这并没有阻止科学家们找到一些巧妙的方法来猜测这个数字。使用 1 月 12 日在《天体物理学杂志》上概述的一种新方法，一个天体物理学家团队对宇宙中恒星质量黑洞的数量——质量是太阳质量的 5 到 10 倍的黑洞——的数量进行了新的估计。
令人惊讶的是：根据新的估计，40,000,000,000,000,000,000，即 40 万亿的恒星质量黑洞遍布可观测宇宙，约占所有正常物质的 1%。
那么科学家们是如何得出这个数字的呢？第一作者、国际高级研究学院 (SISSA) 的天体物理学家亚历克斯·西西里 (Alex Sicilia) 说，通过跟踪我们宇宙中恒星的演化，他们估计了恒星——无论是单独存在，还是与双星系统配对——转变为黑洞的频率。 ) 在意大利的里雅斯特。
西西里在一份声明中说： “这是对整个宇宙历史上恒星黑洞质量函数的第一个，也是最强大的从头算计算之一。 ”
要制造黑洞，你需要从一颗大恒星开始——它的质量大约是太阳的 5 到 10 倍。随着大恒星到达生命的尽头，它们开始在其炽热的核心内融合越来越重的元素，例如硅或镁。但是一旦这种融合过程开始形成铁，这颗恒星就走上了暴力自毁的道路。铁吸收的能量比它释放的能量多，导致恒星失去抵抗由其巨大质量产生的巨大引力的能力。它自己塌陷，首先把它的核心，然后是靠近它的所有物质，打包成一个无限小尺寸和无限密度的点——一个奇点。这颗恒星变成了一个黑洞，在一个称为事件视界的边界之外，没有任何东西——甚至是光——都无法逃脱它的引力。
为了得出他们的估计，天体物理学家不仅模拟了宇宙恒星的生命，还模拟了宇宙恒星的前生命。利用各种星系的已知统计数据，例如它们的大小、它们所包含的元素以及恒星将在其中形成的气体云的大小，该团队建立了一个宇宙模型，该模型准确地反映了将要制造的不同大小的恒星，以及创建它们的频率。
在确定最终可能转变为黑洞的恒星的形成速度后，研究人员使用诸如质量和称为金属丰度的特征（比氢或氦重的元素的丰度）等数据模拟了这些恒星的生死。找出会变成黑洞的候选恒星的百分比。通过观察配对成双星系统的恒星，并通过计算黑洞相互相遇和合并的速率，研究人员确保他们在调查中没有重复计算任何黑洞。他们还弄清楚了这些合并，以及黑洞对附近气体的影响，将如何影响在整个宇宙中发现的黑洞的大小分布。
有了这些计算，研究人员设计了一个模型，该模型可以跟踪恒星质量黑洞的数量和大小随时间的分布，从而为它们提供令人眼花缭乱的数字。然后，通过将估计值与黑洞和双星合并形成的引力波或时空涟漪数据进行比较，研究人员证实他们的模型与数据非常吻合。
天体物理学家希望利用新的估计来研究一些由对早期宇宙的观测产生的令人费解的问题——例如，早期宇宙如何如此迅速地被超大质量黑洞占据——通常质量为数百万甚至数十亿倍比研究人员在这项研究中检查的恒星质量空洞——在大爆炸之后如此之快。
因为这些巨大的黑洞来自更小的、恒星质量的黑洞——或黑洞“种子”——的合并，研究人员希望更好地了解早期宇宙中小黑洞是如何形成的，这可以帮助他们发掘黑洞的起源。他们的超大质量表亲。
“我们的工作为高红移的超大质量黑洞的轻种子的产生提供了一个强有力的理论[更早的时间]，并且可以构成研究“重种子”起源的起点，我们将在即将到来的论文，”SISSA 的天体物理学家 Lumen Boco 在声明中说。
