Hvor mange stjerner støder til sidst sammen som sorte huller? Universet har et budget til det

Siden gennembruddet inden for gravitationsbølgeastronomi tilbage i 2015, videnskabsmænd har været i stand til at opdage mere end et dusin par tæt beliggende sorte huller - kendt som binære sorte huller - ved deres kollisioner ind i hinanden på grund af tyngdekraften. Imidlertid, videnskabsmænd diskuterer stadig, hvor mange af disse sorte huller, der er født fra stjerner, og hvordan de er i stand til at komme tæt nok på til en kollision inden for vores univers' levetid.

Nu, en lovende ny undersøgelse udviklet af en Vanderbilt-astrofysiker kan give os en metode til at finde antallet af tilgængelige stjerner i universets historie, der kolliderer som binære sorte huller.

Forskningen, som vises i dag i The Astrofysiske tidsskriftsbreve , vil hjælpe fremtidige videnskabsmænd med at fortolke den underliggende befolkning af stjerner og teste dannelsesteorierne for alle kolliderende sorte huller på tværs af den kosmiske historie.

"Forskere har indtil nu teoretiseret dannelsen og eksistensen for par af sorte huller i universet, men deres forgængeres oprindelse, stjerner, er stadig et mysterium, " sagde Vanderbilt astrofysiker og hovedforfatter af undersøgelsen Karan Jani. "Med denne undersøgelse, vi lavede en retsmedicinsk undersøgelse af kolliderende sorte huller ved hjælp af de astrofysiske observationer, der i øjeblikket er tilgængelige. I processen, vi udviklede en grundlæggende begrænsning, eller budget, som fortæller os om andelen af ​​stjerner siden universets begyndelse, der er bestemt til at kollidere som sorte huller."

Udnyttelse af Einsteins generelle relativitetsteori, som fortæller os, hvordan sorte huller interagerer og til sidst kolliderer, Jani og medforfatter Abraham Loeb ved Harvard University brugte LIGO-begivenheder registreret til at tage en opgørelse over universets tids- og rumressourcer på et givet tidspunkt. De udviklede derefter de begrænsninger, der tegner sig for hvert trin i den binære sorte hul-proces:antallet af tilgængelige stjerner i universet, processen med hver stjernes overgang til et individuelt sort hul, og detekteringen af ​​den eventuelle kollision af disse sorte huller - opsamlet hundreder af millioner af år senere af LIGO som gravitationsbølger udsendt af sammenstødet.

"Ud fra de aktuelle observationer, vi finder ud af, at 14 procent af alle de massive stjerner i universet er bestemt til at kollidere som sorte huller. Det er bemærkelsesværdig effektivitet fra naturens side, " tilføjede Jani. "Disse tilføjede begrænsninger i vores rammer burde hjælpe forskere med at spore historien om sorte huller, besvare gamle spørgsmål og uden tvivl åbne op for mere eksotiske scenarier."