관측 가능한 우주에는 40,000,000,000,000,000,000개 이상의 블랙홀이 있다고 새로운 추정치

Jan 21 2022

상대론적 제트를 분출하는 초대질량 블랙홀에 대한 예술가의 개념. 천체 물리학자 팀은 관측 가능한 우주에 있는 항성질량 블랙홀의 수를 40조로 계산했으며, 이는 우주 전체 일반 물질의 1%에 해당합니다.

상대론적 제트를 분출하는 초대질량 블랙홀에 대한 예술가의 개념.

천체 물리학자 팀은 관측 가능한 우주에 있는 항성질량 블랙홀의 수를 40조로 계산했으며 이는 우주 전체 일반 물질의 1%에 해당합니다.

연구원들은 알려진 가장 작은 변종인 항성질량 블랙홀에 초점을 맞추고 있지만, 그들의 계산은 초대질량 블랙홀이 어떻게 증식했는지에 대한 오랜 미스터리를 해결하는 데 도움이 될 수 있다는 점에 주목했습니다. 그들의 연구는 Astrophysical Journal Letters에 게재 되었습니다.

오랫동안 블랙홀은 존재하는 것으로만 이론화되었으며 관찰된 적이 없습니다. 이름에서 알 수 있듯이 블랙홀은 중력을 벗어나지 못하게 합니다. 그러나 천문학자들은 블랙홀이 다량의 발광 물질의 중심에 있다는 것을 알아냈습니다(우리 은하의 중심에는 초대질량 블랙홀이 있습니다). 보다 최근에는 LIGO-Virgo Collaboration과 같은 중력파 탐지기 덕분에 블랙홀 병합이 감지되었습니다.

그러나 약 900억 광년에 걸쳐 뻗어 있는 관측 가능한 우주의 모든 블랙홀을 계산하는 것은 어려운 작업입니다. 40조의 합(400억 또는 40,000,000,000,000,000,000)을 얻기 위해 연구팀은 SEVN이라는 새로운 별 진화 코드와 알려진 은하의 금속성, 별 형성 속도 및 별 크기에 대한 데이터를 결합했습니다.

논문의 주저자인 이탈리아 SISSA의 천체물리학자 알렉스 시실리아(Alex Sicilia)는 “이 연구의 혁신적인 특징은 항성 및 쌍성 진화의 상세한 모델과 개별 은하의 별 형성 및 금속 농축을 위한 고급 조리법을 결합한 것”이라고 말했다. 기관 릴리스 에서 . "이것은 우주 역사를 통틀어 항성 블랙홀 질량 함수에 대한 최초이자 가장 강력한 초기 계산 중 하나입니다."

태양이 중심에 있고 그것을 둘러싼 우주 마이크로파 배경이 있는 관측 가능한 우주의 그림.

이 연구는 별 크기의 블랙홀에서 초대질량 블랙홀에 이르기까지 블랙홀 질량을 모델링하려는 일련의 작업 중 첫 번째입니다 . 항성질량 블랙홀은 질량이 가장 작은 것으로 알려져 있으며 일반적으로 태양 질량의 몇 배에서 수백 배에 이릅니다. 중간 블랙홀은 관측 기록에 없는 것으로 악명 이 높지만, 초대질량 블랙홀은 대부분의 은하 중심에 있으며 그 주위에 물질을 축적하여 별, 행성 및 가스를 엄청난 중력으로 끌어당깁니다.

이 논문에서 연구자들은 또한 다양한 크기의 블랙홀이 어떻게 형성될 수 있는지 조사했습니다. 항성질량 블랙홀은 죽은 별의 붕괴된 핵에서 발생하지만 초질량 블랙홀의 기원은 더 미스터리입니다. SISSA의 천체 물리학자이자 이 논문의 공동 저자인 Lumen Boco는 같은 발표에서 팀의 계산이 “우리가 다음 논문에서 추구할 '무거운 씨앗'의 기원을 조사하기 위한 출발점이 될 수 있습니다. "

새로운 연구는 소위 원시 블랙홀 , 즉 우주의 시작부터 남겨진 가상 물체로 알려진 어떤 블랙홀보다 훨씬, 훨씬 더 작을 수 있는 물체를 다루지 않습니다. 이것들이 실제로 존재한다는 증거는 없지만 일부 물리학자들은 암흑 물질의 신비에 대한 잠재적인 해결책으로 그것들을 제안했습니다 . 한 팀은 실제로 볼링 공 크기의 블랙홀이 멀리 있는 물체의 궤도에 영향을 미치는 외부 태양계의 이론적인 천체인 9행성일 수 있다고 제안했습니다.