Ve vesmíru se to hemží trilióny hvězdných černých děr

Skupina astrofyziků z Itálie a Velké Británie vypočítala, že v pozorovatelném vesmíru, což je koule zhruba o průměru 90 miliard světelných roků, existuje přinejmenším 40 triliónů hvězdných černých děr. Vznik a vývoj černých děr ve vesmíru je jedním z hlavních problémů prostupujících moderní výzkum v oblasti astrofyziky a kosmologie.

V rozsahu hmotností mezi 5 až 150 hmotnostmi Slunce černé díry vznikají při závěrečných, často dramatických fázích vývoje hmotných hvězd.

Na druhé straně v rozmezí mezi 1 000 000 až 10 000 000 000 hmotností Slunce jsou supermasivní černé díry rostoucí většinou plynnou akrecí, která dodává energii velkolepé širokopásmové emisi aktivního galaktického jádra. Taková aktivita může mít hluboký dopad na vývoj galaxie.

Pozorování černých děr střední velikosti v rozmezí 1 000 až 1 000 000 hmotností Slunce jsou většinou nejistá. Až doposud byly identifikovány pouze nezávazné důkazy těchto systémů. Nicméně lov pokračuje vzhledem k jejich astrofyzikální důležitosti.

„Jedna z nejzákladnějších demografických studií populace černých děr je vytvořena na základě funkce zbytkové hustoty materiálu, zejména hustoty černých děr v určitém objemu a jednotkové hmotnosti jako funkce rudého posuvu,“ tvrdí Alex Sicilia, Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati a jeho spolupracovníci. „Postarali jsme se od začátku o přibližný odhad hustoty hvězdných černých děr jako funkce napříč kosmickým věkem propojením nejmodernějšího hvězdného a binárního evolučního kódu SEVN vůči rudému posuvu galaxií, závisejícímu na statistikách a empirickém vážení vztahů zahrnujících metalicitu, rychlost vzniku hvězd a jejich hmotnosti.“

Vědci odhadují zbytkovou hustotu materiálu černých děr hvězdné velikosti v místní části vesmíru na 50 000 000 slunečních hmotností v krychlovém megaparseku, čímž přesahuje více než o dva řády hmotnost supermasivních černých děr.

„Průkopnický charakter této práce spočívá v propojení detailního modelování hvězdného a dvojhvězdného vývoje s pokročilým receptem pro vznik hvězd a obohacení kovy v jednotlivých galaxiích,“ říká Alex Sicilia. „Toto je jeden z prvních a jeden z nejsilnějších neempirických výpočtů funkce hmotnosti hvězdných černých děr napříč dějinami kosmu.“

Astronomové rovněž zkoumali rozmanitost cest pro formování černých děr rozdílných hmotností, jako například osamělých hvězd, binárních systémů a hvězdokup.

„Většina hmotných hvězdných černých děr vznikla především na základě dynamických událostí ve hvězdokupách,“ říká Alex Sicilia. „Takové události vyžadují vysvětlení úlohy hmotnosti ke splynutí černých děr jako odhad z gravitačních vln pozorovaných observatořemi LIGO a Virgo.“

„Naše práce poskytuje silnou teorii pro generování světla zárodků (super)masivních černých děr s vysokým rudým posuvem, které mohou představovat východisko k výzkumu původu četných zárodků,“ říká Lumen Boco, vědecký pracovník Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati and the IFPU – Institute for fundamental physics of the Universe.

Článek byl publikován v časopise Astrophysical Journal.

Zdroj: http://www.sci-news.com/astronomy/universe-stellar-mass-black-holes-10476.html

autor: František Martinek