همانطور که می دانید تشخیص سیاهچاله ها بسیار دشوار است زیرا به اندازه فضای اطرافشان سیاه هستند. ما فقط می‌توانیم محل سیاهچالهها را در شرایط خاص مشخص کنیم، مانند زمانی که آنها گاز را از یک ستاره مجاور بیرون می‌کنند یا با هم ادغام می‌شوند و جریانی از امواج گرانشی را آزاد می‌کنند. پس چند سیاهچاله وجود دارد؟ برای پاسخ به این سوال، ستاره شناسان باید به محاسبات نظری روی آورند تا تخمین بزنند.
مواد تشکیل دهنده یک سیاهچاله
برای ایجاد یک سیاهچاله، باید ستاره ها را ایجاد کنید، زیرا سیاهچاله ها با مرگ ستاره ها ایجاد می شوند. بنابراین، برای اینکه بفهمند چه تعداد سیاهچاله در جهان وجود دارد، محققان مجبور شدند چند قدم به عقب برگردند.
اولین قدم مدلسازی تکامل کهکشانها در طول میلیاردها سال تاریخ کیهانی است. به هر حال کهکشان ها خانه ستارگان هستند و تکامل کلی آنها بر تعداد ستاره های هر نوع در آنها تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، برخی از کهکشان ها می توانند سال به سال به طور مداوم ستاره های جدیدی تشکیل دهند. برخی دیگر ممکن است ادغام هایی را تجربه کنند که تشکیل ستاره های فوق العاده شدیدی را ایجاد می کند، اما پس از آن می سوزند و هیچ کار قابل توجهی انجام نمی دهند.
ستاره شناسان آمار کهکشان ها را در طول زمان کیهانی مشاهده کرده اند و به روند کلی در میزان ادغام کهکشان ها و جمعیت شناسی اشاره کرده اند. یکی دیگر از عوامل کلیدی به اصطلاح "فلزی" یک کهکشان است که معیاری برای اندازه گیری مقدار عناصری غیر از هیدروژن و هلیوم در داخل کهکشان است (اخترشناسان آنها را "فلزات" می نامند). کهکشان های بزرگتر گاز بیشتری دارند که به آنها امکان می دهد ستاره های بیشتری تشکیل دهند. اما فلزات بیشتر می‌توانند خنک‌سازی گاز را بهبود ببخشند، که به نوبه خود به کهکشانها کمک می‌کند تا ستاره‌های جدید را با کارایی بیشتری تولید کنند.
دستور العمل سیاه چاله
اخترشناسان با استفاده از این بلوک‌های ساختمانی، مدلی از جمعیت ستارگان در کهکشانها دارند که به آنها می‌گوید چند ستاره کوچک، متوسط و بزرگ در کیهان ظاهر می‌شوند. و سپس آنها نیاز به ردیابی تکامل - و مهمتر از همه، مرگ - این ستارگان داشتند. برای انجام این کار، آنها به مدل سازی روی آوردند، که خواص یک ستاره خاص (جرم و فلز آن) را به طول عمر و مرگ احتمالی آن مرتبط می کند. تنها کسری از بزرگترین ستاره ها سیاهچاله ها را به دنیا می آورند و این شبیه سازی به ستاره شناسان می گوید که هر سال چند درصد از ستاره های کهکشان خاموش می شوند.
سپس اخترشناسان مجبور شدند تکامل سیستم های دوتایی را ردیابی کنند، زیرا سیاهچاله ها می توانند ستاره های خواهر و برادر خود را تغذیه کنند و آنها را با گاز پر کنند. بنابراین، سیاهچاله ای که در یک سیستم دوتایی تشکیل شده است، در نهایت بزرگتر از سیاهچاله ای است که به تنهایی متولد شده است.
همانطور که سیاهچاله ها پیر می شوند، آنها همچنان از هر گاز اطراف تغذیه می کنند، که ستاره شناسان نیز از آن استقبال کردند. در نهایت، گاهی اوقات سیاهچاله ها یکدیگر را در تاریکی فضای بین ستاره ای پیدا می کنند و با هم ادغام می شوند. بنابراین، برای انجام یک بررسی دقیق، ستاره شناسان باید نرخ ادغام سیاهچاله ها را در هر کهکشان تخمین می زدند.
سرشماری بزرگ سیاهچاله ها
با کنار هم گذاشتن همه اینها، ستاره شناسان توانستند جمعیت سیاهچاله ها را در طول میلیاردها سال ردیابی کنند. آنها به اصطلاح "تابع جرمی" را ایجاد کردند که نوعی سرشماری نجومی است که نشان می دهد در هر زمان معین چه تعداد سیاهچاله با هر اندازه وجود دارد.
جای تعجب نیست که بزرگترین سیاهچالهها که سیاهچالههای کلان جرم نامیده می‌شوند، بسیار نادرتر از همتایان کوچک‌تر خود هستند. محققان دریافته‌اند که در هر مگاپارسک مکعبی فضا (که در آن مگاپارسک 1 میلیون پارسک یا 3,26 میلیون سال نوری است)، جهان ما حاوی حدود 50 میلیون سیاهچاله به جرم خورشید است. اگر جرم هر سیاهچاله چندین برابر خورشید باشد، به این معنی است که حدود 10 میلیون سیاهچاله در همان حجم وجود دارد.
برای در نظر گرفتن این موضوع، مقدار کل جرم موجود در سیاهچاله ها حدود 10 درصد جرم موجود در ستارگان است. بنابراین، در میان تمام ستاره هایی که در آسمان شب می بینید، سیاهچاله های زیادی پنهان شده اند. از سوی دیگر، سیاهچالههای پرجرم بسیار نادر هستند و هر کهکشان معمولاً خانه تنها یکی از این هیولاها است. در مجموع، سیاهچاله ها حدود 1 درصد از کل ماده باریونی (غیر تاریک) جهان امروزی را تشکیل می دهند.
همچنین بخوانید:
- یک سیاهچاله در یک خوشه ستاره ای خارج از کهکشان ما کشف شده است
- فیزیکدانان به طور تصادفی به کشف جدیدی در مورد سیاهچاله ها دست یافتند