Pomocou nového výpočtového prístupu boli výskumníci SISSA schopní vykonať pozoruhodné výpočty. Navyše, podľa ich práce je asi 1 % bežnej (baryonickej) hmoty zachytené v čiernych dierach s hviezdnou hmotnosťou.

Koľko čiernych dier je vo vesmíre? Toto je jedna z najdôležitejších a naliehavých otázok v astrofyzike a modernej kozmológii. Touto zaujímavou problematikou sa nedávno zaoberal SISSA PhD. Študent Alex Sicilia, pod vedením profesora Andrey Labbe a Dr Lumen Boco, s ďalšími spolupracovníkmi zo SISSA a z iných národných a medzinárodných inštitúcií. V prvom článku zo série, ktorá práve vyšla v r Astrophysical Journal, Autori skúmali demografiu čiernych dier s hviezdnou hmotnosťou, čo sú čierne diery s hmotnosťou od niekoľkých do stoviek hmotností Slnka, ktoré vznikli na konci života masívnych hviezd.

Inovatívnym charakterom tejto práce je spojenie detailného modelu hviezdneho a binárneho vývoja s pokročilými receptúrami na tvorbu hviezd a obohacovanie minerálmi v jednotlivých galaxiách. Toto je jeden z prvých a jeden z najsilnejších začínajúcich účtov ab pre hviezdu Čierna diera Funkcia hmoty cez kozmickú históriu. -“ Alex Cecilia, prvý autor štúdie

Podľa nového výskumu je značné množstvo asi 1% normálnej (baryonickej) hmoty vo vesmíre uväznené v čiernych dierach s hviezdnou hmotnosťou. Je úžasné, že vedci zistili, že počet čiernych dier vo vnútri pozorovateľného vesmíru (guľa s priemerom približne 90 miliárd svetelných rokov) je v súčasnosti približne 40 miliárd miliárd (to znamená približne 40 x 10).¹⁸, t.j. 4, za ktorými nasleduje 19 núl!)

Nová metóda na počítanie počtu čiernych dier

Ako vysvetlili autori výskumu: „Tento dôležitý výsledok bol dosiahnutý vďaka originálnemu prístupu, ktorý kombinuje najnovšie kódy hviezdneho vývoja a dvojhviezdu SEVN vyvinutú výskumníkom SISSA Dr. Mariom Spirom na experimentálne fyzikálne predpisy súvisiace s vlastnosťami galaxie, najmä rýchlosť tvorby hviezd, množstvo hviezdnej hmoty a metalickosť média Medzihviezdne (všetky sú dôležitými komponentmi na určenie počtu a hmotnosti hviezdnych čiernych dier.) Využitím týchto kľúčových komponentov v samo- konzistentný prístup, vďaka svojmu novému výpočtovému prístupu, potom výskumníci odvodili počet a hmotnostné rozloženie hviezdnych čiernych dier počas celej histórie vesmíru. Komentáre Alex Cecilia, prvý autor Pre štúdiu povedal: „Inovatívny charakter tohto práca spočíva v spojení detailného modelu hviezdneho a binárneho vývoja s pokročilými receptami na vznik hviezd a obohacovanie minerálmi v jednotlivých galaxiách. Toto je jeden z prvých a najvýkonnejších počiatočných výpočtov funkcie hmoty hviezdnej čiernej diery v celej kozmickej histórii. „

Aký je pôvod najhmotnejších hviezdnych čiernych dier?

Odhad počtu čiernych dier v pozorovateľnom vesmíre nie je jediným problémom, ktorý vedci v rámci tohto výskumu skúmali. V spolupráci s Dr. Ugo Di Carlom a profesorkou Michelou Mapelli z univerzity v Padove tiež skúmali rôzne kanály formovania čiernych dier rôznych hmotností, ako sú izolované hviezdy, binárne systémy a hviezdokopy. Podľa ich práce najhmotnejšie hviezdne čierne diery vznikajú najmä dynamickými udalosťami v hviezdokopách. Konkrétne výskumníci ukázali, že takéto udalosti sú potrebné na vysvetlenie hmotnostnej funkcie spájajúcich sa čiernych dier, ako sa odhaduje z pozorovaní gravitačných vĺn. lego/ Spolupráca Panny.

Lumen Boco, spoluautor článku, poznamenáva: „Naša práca poskytuje robustnú teóriu na generovanie svetelných semien pre supermasívne (super) čierne diery pri vysokom červenom posune a mohla by slúžiť ako východiskový bod pre skúmanie pôvodu „ťažkých“. semená“, ktorým sa budeme venovať v nadchádzajúcom článku.

Interdisciplinárna práca vykonaná v kontexte „BiD4BESt – Aplikácia veľkých dát na štúdie vývoja čiernych dier“

Profesorka Andrea Lappé, školiteľka Cecilia a koordinátorka dizertačnej práce. V Astrofyzike a kozmológii v SISSA dodáva: „Tento výskum je skutočne interdisciplinárny, pokrýva aspekty a vyžaduje odborné znalosti v oblasti astrofyziky hviezd, formovania a vývoja galaxií, gravitačných vĺn a astrofyziky s viacerými správami; ako taký si vyžaduje spoločné úsilie rôznych členov v skupine SISSA pre astrofyziku a kozmológiu a silnú sieť s externými spolupracovníkmi.

Práca Alexa Sicilia sa odohráva v kontexte prestížneho projektu Innovative Training Network „BiD4BESt – Application of Big Data for Studies of Black Hole Evolution“, ktorého spoluautorom je profesorka Andrea Lappi zo SISSA (H2020-MSCAITN-2019 Project 860744), ktorá bola financované Európskou úniou celkovou sumou približne 3,5 milióna eur; Zahŕňa mnohých akademických a priemyselných partnerov, ktorí ponúkajú Ph.D. Vyškoliť 13 výskumníkov v ranom štádiu vývoja a vývoja čiernych dier využitím pokročilých techník vedy o údajoch.

Odkaz: „Funkcia hmoty čiernej diery v kozmickom čase. I. Hviezdne čierne diery a distribúcia semien svetla“ od Alex Cecilia, Andrea Lappé, Lumen Pocco, Mario Spra, Ugo in de Carlo, Michela Mapelli, Francesco Shancar, David M. Alexander, Alessandro Bressan a Luigi Danes, 12. januára 2022, Astrofyzikálny časopis.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ac34fb