黑洞一直是天文学家感兴趣的对象。一项新的研究对宇宙中恒星质量的黑洞数量进行了估计。
这个数字太大了,无法计算:四十亿亿亿个黑洞,大约占可观测宇宙中所有正常物质的1%。
“这项工作的创新之处在于将恒星和双星演化的详细模型与单个星系中恒星形成和金属富集的先进配方相结合。”天体物理学家Alex Sicilia解释道意大利国际高等研究学院(SISSA)的院长。
“这是第一个,也是最有力的一个,从头开始宇宙历史上恒星黑洞质量函数的计算。”
研究人员正试图通过宇宙中大质量恒星的历史来确定这些黑洞的起源。然后我们就能计算出在任何给定体积的空间中应该存在的黑洞的数量。
西西里亚和他的同事们采用了计算方法。他们只包括了通过单星或双星演化形成的黑洞,并考虑了黑洞合并的作用,合并的数量可以根据引力波数据估算,产生的黑洞质量略高。
这使他们能够计算出在宇宙的生命周期中,质量在太阳5倍到160倍之间的恒星质量黑洞的出生率。
这一出生率表明,当今可观测到的宇宙中应该有约40万亿个恒星质量的黑洞,其中最大的恒星质量黑洞是由星团中的双黑洞合并产生的。
该团队将他们的结果与引力波数据进行了比较,发现他们对黑洞合并速率的估计与观测数据一致。这表明,我们看到的黑洞碰撞背后很可能是星团合并。
研究还发现了对早期宇宙中恒星质量黑洞数量的估计。
目前还不清楚这些庞然大物是如何发展得如此之大、如此之快。目前的一些问题涉及黑洞“种子”的质量——它们是轻的恒星质量黑洞还是“重的”中等质量黑洞。
“我们的工作为高红移(超级)大质量黑洞的轻种子的产生提供了一个稳健的理论,并可以作为研究‘重种子’起源的起点,我们将在即将发表的一篇论文中研究这一问题。”天体物理学家卢蒙·博科说SISSA。
该团队的研究发表在《天体物理学杂志》上.