UCIs himmelske folketælling indikerer, at sorte huller gennemsyrer universet

Efter at have foretaget en kosmisk opgørelse af slags til beregning og kategorisering af stjernernes resterende sorte huller, astronomer fra University of California, Irvine har konkluderet, at der sandsynligvis er titusinder af de gådefulde, mørke genstande i Mælkevejen - langt mere end forventet.

"Vi tror, ​​vi har vist, at der er så mange som 100 millioner sorte huller i vores galakse, "sagde UCI -formand og professor i fysik og astronomi James Bullock, medforfatter af et forskningsartikel om emnet i det aktuelle nummer af Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .

UCIs himmelske folketælling begyndte for mere end halvandet år siden, kort efter nyheden om, at Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, eller LIGO, havde opdaget krusninger i rum-tid-kontinuum skabt af en fjern kollision mellem to sorte huller, hver på størrelse med 30 soler.

"Grundlæggende opdagelsen af ​​gravitationsbølger var en enorm aftale, da det var en bekræftelse af en vigtig forudsigelse af Einsteins generelle relativitetsteori, "Bullock sagde." Men så kiggede vi nærmere på astrofysikken i det faktiske resultat, en fusion af to sorte huller med 30 solmasser. Det var simpelthen forbløffende og fik os til at spørge, 'Hvor almindelige er sorte huller af denne størrelse, og hvor ofte smelter de sammen? '"

Han sagde, at forskere antager, at de fleste sorte huller, der er rester af stjernerne - som følge af massive stjerners sammenbrud i slutningen af ​​deres liv - vil være omtrent den samme masse som vores sol. For at se tegn på to sorte huller af sådanne episke proportioner, der endelig kom sammen i en katastrofal kollision, havde nogle astronomer ridset i hovedet.

UCI's arbejde var en teoretisk undersøgelse af "det underlige ved LIGO -opdagelsen, "Sagde Bullock. Undersøgelsen, ledet af doktorand Oliver Elbert, var et forsøg på at fortolke gravitationsbølgedetekteringerne gennem linsen af ​​det, man ved om galaksedannelse og danne en ramme for at forstå fremtidige hændelser.

"Baseret på det, vi ved om stjernedannelse i galakser af forskellige typer, vi kan udlede, hvornår og hvor mange sorte huller der dannes i hver galakse, "Elbert sagde." Store galakser er hjemsted for ældre stjerner, og de er også vært for ældre sorte huller. "

Ifølge medforfatter Manoj Kaplinghat, UCI professor i fysik og astronomi, antallet af sorte huller i en given masse pr. galakse afhænger af galaksens størrelse.

Årsagen er, at større galakser har mange metalrige stjerner, og mindre dværggalakser domineres af store stjerner med lav metallicitet. Stjerner, der indeholder en masse tungere elementer, ligesom vores sol, kaste meget af den masse over deres liv. Når det er tid for en at afslutte det hele i en supernova, der er ikke så meget stof tilbage til at falde sammen i sig selv, hvilket resulterer i et sorte hul med lavere masse. Store stjerner med lavt metalindhold kaster ikke så meget af deres masse over tid, så når en af ​​dem dør, næsten hele dens masse vil ende i det sorte hul.

"Vi har en ganske god forståelse af den samlede befolkning af stjerner i universet og deres massefordeling, når de fødes, så vi kan fortælle, hvor mange sorte huller der skulle have dannet sig med 100 solmasser mod 10 solmasser, "Bullock sagde." Vi var i stand til at regne ud, hvor mange store sorte huller der skulle eksistere, og det endte med at være i millionklassen - langt mere end jeg havde regnet med. "

Ud over, at belyse efterfølgende fænomener, UCI -forskerne søgte at bestemme, hvor ofte sorte huller opstår i par, hvor ofte de smelter sammen, og hvor lang tid det tager. De spekulerede på, om de sorte huller med 30 solmasser, der blev opdaget af LIGO, blev født for milliarder af år siden og tog lang tid at fusionere eller blev til for nylig (inden for de sidste 100 millioner år) og fusionerede kort tid efter.

"Vi viser, at kun 0,1 til 1 procent af de dannede sorte huller skal smelte sammen for at forklare, hvad LIGO så, "Sagde Kaplinghat." Selvfølgelig, de sorte huller skal komme tæt nok på til at fusionere i rimelig tid, hvilket er et åbent problem. "

Elbert said he expects many more gravitation wave detections so that he and other astronomers can determine if black holes collide mostly in giant galaxies. At, han sagde, would tell them something important about the physics that drive them to coalesce.

According to Kaplinghat, they may not have to wait too long, relatively speaking. "If the current ideas about stellar evolution are right, then our calculations indicate that mergers of even 50-solar-mass black holes will be detected in a few years, " han sagde.