Tulad ng alam mo, ang mga itim na butas ay napakahirap matukoy dahil ang mga ito ay kasing itim ng espasyo sa kanilang paligid. Matutukoy lamang natin ang lokasyon ng mga black hole sa mga espesyal na pangyayari, tulad ng kapag naglalabas sila ng gas mula sa isang kalapit na bituin o nagsanib na magkasama, na naglalabas ng isang stream ng mga gravitational wave. Kaya ilang black hole ang naroon? Upang masagot ang tanong na ito, dapat bumaling ang mga astronomo sa mga teoretikal na kalkulasyon upang makagawa ng mga pagtatantya.
Mga sangkap ng black hole
Upang lumikha ng isang itim na butas, kailangan mong lumikha ng mga bituin, dahil ang mga itim na butas ay nilikha ng pagkamatay ng mga bituin. Samakatuwid, upang malaman kung gaano karaming mga itim na butas ang mayroon sa uniberso, ang mga mananaliksik ay kailangang gumawa ng ilang hakbang pabalik.
Ang unang hakbang ay ang pag-modelo ng ebolusyon ng mga kalawakan sa paglipas ng bilyun-bilyong taon ng kasaysayan ng kosmiko. Ang mga kalawakan ay tahanan ng mga bituin, pagkatapos ng lahat, at ang kanilang pangkalahatang ebolusyon ay nakakaapekto sa kung gaano karaming mga bituin ng bawat uri ang lumilitaw sa loob ng mga ito. Halimbawa, ang ilang mga kalawakan ay maaaring patuloy na bumuo ng mga bagong bituin taon-taon. Ang iba ay maaaring makaranas ng mga pagsasanib na nagbubunga ng hindi kapani-paniwalang matinding pagbuo ng bituin, ngunit pagkatapos ay masunog at walang ginagawang pansin.
Naobserbahan ng mga astronomo ang mga istatistika ng mga kalawakan sa buong panahon ng kosmiko, na binabanggit ang isang pangkalahatang kalakaran sa rate ng mga pagsasanib at demograpiko ng kalawakan. Ang isa pang mahalagang kadahilanan ay ang tinatawag na "metallicity" ng isang kalawakan, na isang sukatan ng dami ng mga elemento maliban sa hydrogen at helium sa loob ng kalawakan (tinatawag sila ng mga astronomo na "metal"). Ang mga malalaking kalawakan ay may mas maraming gas, na nagpapahintulot sa kanila na bumuo ng higit pang mga bituin. Ngunit mas maraming metal ang maaaring mapabuti ang paglamig ng gas, na tumutulong naman sa mga kalawakan na makagawa ng mga bagong bituin nang mas mahusay.
Recipe ng black hole
Gamit ang mga bloke ng gusali, ang mga astronomo ay may modelo ng populasyon ng mga bituin sa mga kalawakan na nagsasabi sa kanila kung gaano karaming maliliit, katamtaman, at malalaking bituin ang lumilitaw sa uniberso. At pagkatapos ay kailangan nilang subaybayan ang ebolusyon - at higit sa lahat, ang pagkamatay - ng mga bituin na ito. Upang gawin ito, bumaling sila sa pagmomodelo, na nag-uugnay sa mga katangian ng isang partikular na bituin (ang masa at metallicity nito) sa buhay nito at posibleng kamatayan. Isang bahagi lamang ng pinakamalaking bituin ang nagsilang ng mga black hole, at ang simulation na ito ay nagsasabi sa mga astronomo kung ilang porsyento ng mga bituin sa kalawakan ang namamatay bawat taon.
Kinailangan noon ng mga astronomo na subaybayan ang ebolusyon ng mga binary system, dahil ang mga itim na butas ay maaaring pakainin ang kanilang mga kapatid na bituin, na muling pinupunan ang mga ito ng gas. Kaya, ang isang black hole na nabuo sa isang binary system ay magiging mas malaki kaysa sa isang black hole na ipinanganak na mag-isa.
Habang tumatanda ang mga black hole, patuloy silang kumakain ng anumang nakapalibot na gas, na pinahahalagahan din ng mga astronomo. Sa wakas, kung minsan ang mga black hole ay nahahanap ang isa't isa sa kadiliman ng interstellar space at nagsasama-sama. Kaya, upang makagawa ng tumpak na survey, kinailangan ng mga astronomo na tantyahin ang rate ng pagsasama ng black hole sa bawat kalawakan.
Isang malaking census ng black hole
Pinagsama-sama ang lahat, nasusubaybayan ng mga astronomo ang populasyon ng mga black hole sa loob ng bilyun-bilyong taon. Gumawa sila ng tinatawag na "mass function," na isang uri ng astronomical census kung gaano karaming mga black hole ng bawat laki ang umiiral sa anumang oras.
Hindi nakakagulat, ang pinakamalaking black hole, na tinatawag na supermassive black hole, ay mas bihira kaysa sa kanilang mas maliliit na katapat. Natuklasan ng mga mananaliksik na sa bawat cubic megaparsec ng espasyo (kung saan ang isang megaparsec ay 1 milyong parsec, o 3,26 milyong light years), ang ating uniberso ay naglalaman ng humigit-kumulang 50 milyong black hole na may masa ng Araw. Kung ang bawat black hole ay ilang beses na mass ng Araw, nangangahulugan ito ng mga 10 milyong indibidwal na black hole sa parehong volume.
Upang ilagay ito sa pananaw, ang kabuuang dami ng masa na nilalaman sa mga black hole ay humigit-kumulang 10% ng masa na nilalaman ng mga bituin. Kaya, sa lahat ng mga bituin na nakikita mo sa kalangitan sa gabi, mayroong maraming mga itim na butas na nagtatago. Ang napakalaking black hole, sa kabilang banda, ay napakabihirang, at ang bawat kalawakan ay karaniwang tahanan ng isa lamang sa mga halimaw na ito. Sa kabuuan, ang mga black hole ay bumubuo ng humigit-kumulang 1% ng lahat ng baryonic (non-dark) matter sa uniberso ngayon.
Basahin din:
- May natuklasang black hole sa isang star cluster sa labas ng ating galaxy
- Ang mga physicist ay hindi sinasadyang nakagawa ng isang bagong pagtuklas tungkol sa mga black hole