Berapa banyak lubang hitam yang ada di alam semesta? 40,000,000,000,000,000,000,000,000

Menggunakan pendekatan komputasi baru, peneliti Sissa mampu melakukan perhitungan yang luar biasa. Selain itu, menurut penelitian mereka, sekitar 1% materi biasa (baryonic) terperangkap dalam lubang hitam bermassa bintang.

Berapa banyak lubang hitam yang ada di alam semesta? Ini adalah salah satu pertanyaan paling relevan dan mendesak dalam astrofisika dan kosmologi modern. Masalah yang menarik ini baru-baru ini diangkat oleh Sissa PhD. Mahasiswa Alex Sicilia, di bawah bimbingan Profesor Andrea Labbe dan Dr Lumen Boco, dengan kolaborator lain dari SISSA dan dari lembaga nasional dan internasional lainnya. Dalam makalah pertama dari seri yang baru saja diterbitkan di Jurnal astrofisika, Para penulis menyelidiki demografi lubang hitam bermassa bintang, yang merupakan lubang hitam dengan massa mulai dari beberapa hingga ratusan massa matahari, yang muncul pada akhir kehidupan bintang masif.

Karakter inovatif dari karya ini adalah menggabungkan model terperinci dari evolusi bintang dan biner dengan resep lanjutan untuk pembentukan bintang dan pengayaan mineral di masing-masing galaksi. Ini adalah salah satu yang pertama, dan salah satu yang paling kuat, akun ab awal untuk bintang Lubang hitam Fungsi massa melalui sejarah kosmik. -” Alex Cecilia, penulis pertama studi ini

Menurut penelitian baru, sejumlah besar sekitar 1% dari materi normal (baryonic) di alam semesta terperangkap dalam lubang hitam bermassa bintang. Hebatnya, para peneliti menemukan bahwa jumlah lubang hitam di dalam alam semesta yang dapat diamati (sebuah bola berdiameter sekitar 90 miliar tahun cahaya) saat ini adalah sekitar 40 miliar miliar (yaitu, sekitar 40 x 10)¹⁸, yaitu 4 diikuti oleh 19 nol!)

Metode baru untuk menghitung jumlah lubang hitam

Seperti yang dijelaskan oleh penulis penelitian: “Hasil penting ini diperoleh berkat pendekatan asli yang menggabungkan kode evolusi bintang terbaru dan biner SEVN yang dikembangkan oleh peneliti SISSA Dr. Mario Spira untuk resep eksperimental fisika yang terkait dengan sifat-sifat galaksi, terutama laju pembentukan bintang, jumlah massa bintang, dan logam medium Antarbintang (kesemuanya merupakan komponen penting untuk menentukan jumlah dan massa lubang hitam bintang.) Dengan memanfaatkan komponen penting ini secara mandiri pendekatan yang konsisten, berkat pendekatan komputasi baru mereka, para peneliti kemudian menyimpulkan jumlah dan distribusi massa lubang hitam bintang di seluruh sejarah alam semesta.Komentar Alex Cecilia, penulis pertama Untuk penelitian ini, dia berkata, “Karakter inovatif dari ini pekerjaan terletak pada menggabungkan model rinci evolusi bintang dan biner dengan resep canggih untuk pembentukan bintang dan pengayaan mineral dalam galaksi individu. Ini adalah salah satu perhitungan pemula pertama dan paling kuat dari fungsi massa lubang hitam bintang sepanjang sejarah kosmik. “

Apa asal usul lubang hitam bintang paling masif?

Memperkirakan jumlah lubang hitam di alam semesta teramati bukanlah satu-satunya masalah yang diselidiki para ilmuwan dalam penelitian ini. Bekerja sama dengan Dr. Ugo Di Carlo dan Profesor Michela Mapelli dari Universitas Padua, mereka juga menjelajahi saluran formasi yang berbeda dari lubang hitam dengan massa yang berbeda, seperti bintang yang terisolasi, sistem biner, dan gugus bintang. Menurut penelitian mereka, lubang hitam bintang paling masif muncul terutama dari peristiwa dinamis di gugus bintang. Secara khusus, para peneliti menunjukkan bahwa peristiwa semacam itu diperlukan untuk menjelaskan fungsi massa dari penggabungan lubang hitam seperti yang diperkirakan dari pengamatan gelombang gravitasi oleh Lego/ Kolaborasi Virgo.

Lumen Boco, rekan penulis makalah ini, berkomentar: “Pekerjaan kami memberikan teori yang kuat untuk generasi benih cahaya untuk lubang hitam supermasif (super) pada pergeseran merah yang tinggi, dan dapat berfungsi sebagai titik awal untuk menyelidiki asal ‘asal ‘berat’. benih,’ yang akan kami tindak lanjuti dalam makalah yang akan datang.

Pekerjaan interdisipliner dilakukan dalam konteks “BiD4Best – Penerapan Big Data untuk Studi Evolusi Lubang Hitam”

Profesor Andrea Lappé, Cecilia Supervisor dan Koordinator Tesis Ph.D. Dalam Astrofisika dan Kosmologi di SISSA, ia menambahkan: “Penelitian ini benar-benar interdisipliner, mencakup aspek, dan membutuhkan keahlian dalam astrofisika bintang, pembentukan dan evolusi galaksi, gelombang gravitasi dan astrofisika multi-pesan; oleh karena itu, diperlukan upaya kolaboratif dari anggota yang berbeda dalam Grup Astrofisika dan Kosmologi SISSA, dan jaringan yang kuat dengan kolaborator eksternal.”

Pekerjaan Alex Sicilia berlangsung dalam konteks proyek Jaringan Pelatihan Inovatif yang bergengsi “BiD4BEST – Aplikasi Data Besar untuk Studi Evolusi Lubang Hitam” yang ditulis bersama oleh Profesor Andrea Lappi dari SISSA (Proyek H2020-MSCAITN-2019 860744), yang didanai oleh Uni Eropa dengan total sekitar 3,5 juta euro; Ini mencakup banyak mitra akademik dan industri, untuk menawarkan Ph.D. Melatih 13 peneliti tahap awal dalam pembentukan dan evolusi lubang hitam, dengan memanfaatkan teknik ilmu data tingkat lanjut.

Referensi: “Fungsi massa lubang hitam melalui waktu kosmik. I. Lubang hitam bintang dan distribusi benih ringan” oleh Alex Cecilia, Andrea Lappé, Lumen Pocco, Mario Spra, Ugo in de Carlo, Michela Mapelli, Francesco Shancar, David M. Alexander, Alessandro Bressan dan Luigi Danes, 12 Januari 2022, Jurnal Astrofisika.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ac34fb