Kao što znate, crne rupe je vrlo teško otkriti jer su crne kao i prostor oko njih. Možemo odrediti lokaciju crnih rupa samo u posebnim okolnostima, kao što je kada izbacuju plin iz obližnje zvijezde ili se spajaju zajedno, oslobađajući struju gravitacijskih valova. Dakle, koliko ima crnih rupa? Kako bi odgovorili na ovo pitanje, astronomi se moraju obratiti teoretskim izračunima kako bi napravili procjene.
Sastojci crne rupe
Da biste stvorili crnu rupu, trebate stvoriti zvijezde, jer crne rupe nastaju smrću zvijezda. Stoga, da bi otkrili koliko crnih rupa ima u svemiru, istraživači su morali napraviti nekoliko koraka unatrag.
Prvi korak je modeliranje evolucije galaksija tijekom milijardi godina kozmičke povijesti. Galaksije su ipak domovi za zvijezde, a njihova ukupna evolucija utječe na to koliko će se zvijezda svake vrste pojaviti u njima. Na primjer, neke galaksije mogu dosljedno stvarati nove zvijezde iz godine u godinu. Drugi mogu doživjeti spajanja koja proizvode nevjerojatno intenzivno stvaranje zvijezda, ali zatim izgore i ne učine ništa značajno.
Astronomi su promatrali statistiku galaksija kroz kozmičko vrijeme, bilježeći opći trend u stopi spajanja galaksija i demografiji. Drugi ključni faktor je takozvana "metaličnost" galaksije, što je mjera količine elemenata osim vodika i helija unutar galaksije (astronomi ih nazivaju "metali"). Veće galaksije imaju više plina, što im omogućuje stvaranje više zvijezda. Ali više metala može poboljšati hlađenje plina, što zauzvrat pomaže galaksijama da učinkovitije proizvode nove zvijezde.
Recept za crnu rupu
Koristeći ove sastavne dijelove, astronomi imaju model zvjezdane populacije u galaksijama koji im govori koliko se malih, srednjih i velikih zvijezda pojavljuje u svemiru. A onda su morali pratiti evoluciju – i što je najvažnije, smrt – ovih zvijezda. Kako bi to učinili, okrenuli su se modeliranju, koje povezuje svojstva određene zvijezde (njenu masu i metalnost) s njezinim životnim vijekom i mogućom smrću. Samo dio najvećih zvijezda rađa crne rupe, a ova simulacija govori astronomima koliki se postotak zvijezda u galaksiji ugasi svake godine.
Astronomi su tada morali pratiti evoluciju binarnih sustava, budući da se crne rupe mogu hraniti svojim srodnim zvijezdama, nadopunjavajući ih plinom. Stoga će se crna rupa nastala u binarnom sustavu na kraju pokazati većom od crne rupe rođene same.
Kako crne rupe stare, nastavljaju se hraniti okolnim plinom, što su astronomi također cijenili. Konačno, ponekad se crne rupe nađu u tami međuzvjezdanog prostora i spoje. Dakle, da bi napravili točnu anketu, astronomi su morali procijeniti stopu spajanja crnih rupa u svakoj galaksiji.
Veliki popis crnih rupa
Sabravši sve zajedno, astronomi su mogli pratiti populaciju crnih rupa tijekom milijardi godina. Napravili su takozvanu "funkciju mase", koja je vrsta astronomskog popisa koliko crnih rupa svake veličine postoji u bilo kojem trenutku.
Nije iznenađujuće da su najveće crne rupe, koje se nazivaju supermasivne crne rupe, mnogo rjeđe od svojih manjih kopija. Istraživači su otkrili da u svakom kubnom megaparseku prostora (gdje je megaparsek 1 milijun parseka ili 3,26 milijuna svjetlosnih godina), naš svemir sadrži oko 50 milijuna crnih rupa mase Sunca. Ako je svaka crna rupa nekoliko puta veća od mase Sunca, to znači oko 10 milijuna pojedinačnih crnih rupa u istom volumenu.
Da to stavimo u perspektivu, ukupna količina mase sadržane u crnim rupama je oko 10% mase sadržane u zvijezdama. Dakle, među svim zvijezdama koje vidite na noćnom nebu skrivaju se mnoge crne rupe. Supermasivne crne rupe, s druge strane, izuzetno su rijetke, a svaka galaksija obično je dom samo jednom od ovih čudovišta. Ukupno, crne rupe čine oko 1% ukupne barionske (netamne) materije u današnjem svemiru.
Pročitajte također:
- Otkrivena je crna rupa u zvjezdanom skupu izvan naše galaksije
- Fizičari su slučajno došli do novog otkrića o crnim rupama