Yeni bir hesaplama yaklaşımıyla, SISSA araştırmacıları büyüleyici hesaplamayı yapabildiler. Ayrıca, çalışmalarına göre, genel olarak sıradan (baryonik) maddenin yaklaşık %1’i yıldız kütleli kara deliklerde kilitlenmiştir.
Evrende kaç tane kara delik var? Bu, modern astrofizik ve kozmolojideki en alakalı ve acil sorulardan biridir. İlgi çekici konu yakın zamanda SISSA Ph.D. öğrenci Alex Sicilia, Prof. Andrea Lapi ve Dr. Lumen Boco’nun gözetiminde, SISSA’dan ve diğer ulusal ve uluslararası kurumlardan diğer işbirlikçilerle birlikte. Yeni yayınlanan bir serinin ilk makalesinde Astrofizik Dergisi, yazarlar, kütleli yıldızların ömrünün sonunda ortaya çıkan, birkaç ila birkaç yüz güneş kütlesi arasında kütleye sahip kara delikler olan yıldız kütleli kara deliklerin demografik özelliklerini araştırdılar.
“Bu çalışmanın yenilikçi karakteri, ayrıntılı bir yıldız ve ikili evrim modelinin, bireysel galaksilerde yıldız oluşumu ve metal zenginleştirme için gelişmiş tariflerle birleştirilmesindedir. Bu, yıldızların ilk ve en sağlam, ab initio hesaplamalarından biridir. Kara delik kozmik tarih boyunca kitle işlevi. ” – Alex Sicilia, çalışmanın ilk yazarı
Yeni araştırmaya göre, Evrendeki genel sıradan (baryonik) maddenin yaklaşık %1’i kadar dikkate değer bir miktar yıldız kütleli kara deliklerde kilitli durumda. Şaşırtıcı bir şekilde, araştırmacılar şu anda gözlemlenebilir Evrendeki (yaklaşık 90 milyar ışıkyılı çapında bir küre) kara delik sayısının yaklaşık 40 milyar milyar (yani, yaklaşık 40 x 10) olduğunu bulmuşlardır.18, yani 4 ve ardından 19 sıfır!)
Kara delik sayısını hesaplamak için yeni bir yöntem
Araştırmanın yazarlarının açıkladığı gibi: “Bu önemli sonuç, SISSA araştırmacısı Dr. Mario Spera tarafından geliştirilen son teknoloji yıldız ve ikili evrim kodu SEVN’yi ilgili fiziksel koşullar için ampirik reçetelerle birleştiren özgün bir yaklaşım sayesinde elde edildi. galaksilerin özellikleri, özellikle yıldız oluşum hızı, yıldız kütlesi miktarı ve yıldızlararası ortamın metalikliği (bunların tümü, yıldız kara deliklerinin sayısını ve kütlelerini tanımlamak için önemli unsurlardır). Yeni hesaplama yaklaşımları sayesinde, bu önemli bileşenleri kendi içinde tutarlı bir yaklaşımla kullanan araştırmacılar, daha sonra yıldız kara deliklerinin sayısını ve Evren’in tüm tarihi boyunca kütle dağılımlarını türettiler. Çalışmanın ilk yazarı Alex Sicilia şöyle diyor: “Bu çalışmanın yenilikçi karakteri, ayrıntılı bir yıldız ve ikili evrim modelinin, bireysel galaksilerde yıldız oluşumu ve metal zenginleştirme için gelişmiş tariflerle birleştirilmesinde yatmaktadır. Bu, kozmik tarih boyunca yıldız kara delik kütle fonksiyonunun ilk ve en sağlam, ab initio hesaplamalarından biridir.”
En büyük yıldız kara deliklerinin kökeni nedir?
Gözlemlenebilir Evrendeki kara delik sayısının tahmini, bu araştırma parçasında bilim adamları tarafından araştırılan tek konu değil. Padova Üniversitesi’nden Dr. Ugo Di Carlo ve Prof. Michela Mapelli ile işbirliği içinde, izole yıldızlar, ikili sistemler ve yıldız kümeleri gibi farklı kütlelerdeki kara delikler için çeşitli oluşum kanallarını da araştırdılar. Çalışmalarına göre, en büyük yıldız karadelikleri, esas olarak yıldız kümelerindeki dinamik olaylardan kaynaklanmaktadır. Spesifik olarak, araştırmacılar, bu tür olayların, Dünya’nın kütleçekimsel dalga gözlemlerinden tahmin edildiği gibi, birleşen kara deliklerin kütle işlevini açıklamak için gerekli olduğunu göstermiştir. LİGO/Başak işbirliği.
Makalenin yazarlarından Lumen Boco şunları söylüyor: “Çalışmamız, yüksek kırmızıya kaymada (süper) kütleli kara delikler için hafif tohumların üretilmesi için sağlam bir teori sunuyor ve ‘ağır tohumların kökenini araştırmak için bir başlangıç noktası oluşturabilir. ‘, önümüzdeki bir makalede takip edeceğimiz.
“BiD4Best – Kara Delik Evrimi Çalışmaları için Büyük Veri Uygulaması” kapsamında yürütülen multidisipliner bir çalışma
Andrea Lapi, Sicilia’nın danışmanı ve Ph.D.’nin koordinatörü. SISSA’da Astrofizik ve Kozmoloji bölümünden Dr., şunları ekliyor: “Bu araştırma gerçekten çok disiplinli, yıldız astrofiziği, galaksi oluşumu ve evrimi, yerçekimi dalgası ve çoklu haberci astrofiziğinin çeşitli yönlerini kapsayan ve uzmanlık gerektiren bir araştırmadır; bu nedenle, SISSA Astrofizik ve Kozmoloji grubunun çeşitli üyelerinin ortak çabalarına ve dış işbirlikçilerle güçlü bir ağ oluşturmaya ihtiyacı var.”
Alex Sicilia’nın çalışması, finanse edilen SISSA’dan Prof. Andrea Lapi (H2020-MSCAITN-2019 Projesi 860744) tarafından ortaklaşa yürütülen prestijli bir Yenilikçi Eğitim Ağı Projesi “BiD4BEST – Kara Delik Evrimi Çalışmaları için Büyük Veri Uygulaması” bağlamında gerçekleşir. Avrupa Birliği tarafından toplamda yaklaşık 3.5 milyon Euro ile; Doktora sağlamak için birkaç akademik ve endüstriyel ortak içerir. ileri veri bilimi tekniklerinden yararlanarak kara delik oluşumu ve evrimi alanında 13 erken aşama araştırmacıya eğitim.
Referans: “Kozmik Zamanlarda Kara Delik Kütle İşlevi. I. Stellar Black Holes and Light Seed Distribution”, Alex Sicilia, Andrea Lapi, Lumen Boco, Mario Spera, Ugo N. Di Carlo, Michela Mapelli, Francesco Shankar, David M. Alexander, Alessandro Bressan ve Luigi Danese, 12 Ocak 2022, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac34fb