EL agujeros negros, estos objetos cósmicos ultramasivos, que no dejan escapar ni la materia ni la luz, fascinan al mundo entero. Sin embargo, siguen siendo en gran medida un misterio para los físicos. En un esfuerzo por comprenderlos un poco más, los investigadores de la Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA), Italia, pudieron determinar la cantidad de agujeros negros estelares en el universo observable. Veredicto: Hay alrededor de 40 billones (billones de billones) de agujeros negros estelares en el universo observable.
Publicado en El diario astrofísicoel estudio desarrolló un ingenioso enfoque computacional para calcular la cantidad de agujeros negros en nuestro universo observable: una esfera masiva de 90 mil millonesaños luz en diámetro. También hicieron un descubrimiento fascinante, según el cual casi el 1% de la materia ordinaria estaría contenida en estos llamados agujeros negros estelares.
Estos agujeros negros, nacidos del colapso de estrellas con más de 20 a 25 masas solares, contendrían gran parte de la materia que conforma todo lo que nos rodea (materia bariónica común). Este primer descubrimiento demográfico de agujeros negros estelares es parte de la Aplicación de Big Data para estudios de evolución de agujeros negros (BiD4BESt) y allana el camino para nuevos descubrimientos.
Una hazaña multidisciplinar
Dedicado principalmente al estudio de la evolución de los agujeros negros, como su nombre indica, el proyecto BiD4BESt requiere varias disciplinas al mismo tiempo. Según el profesor Andrea Lapi, asesor siciliano y coordinador de los doctorados en astrofísica y cosmología de SISSA, la investigación movilizó expertos en astrofísica estelar, formación y evolución de galaxiasondas gravitacionales y otras ramas más específicas de la astrofísica.
Para lograr su resultado, los investigadores italianos aplicaron una metodología que combina el código de evolución binaria y estelar de última generación llamado SEVN, con un enfoque basado en cálculos de probabilidad. El Dr. Mario Spera, uno de los investigadores de SISSA, desarrolló el SEVN específicamente para el proyecto.
La mayor parte del cálculo se hizo entonces teniendo en cuenta las propiedades de las galaxias, la tasa de formación de estrellas en cada una de ellas, la cantidad de masa estelar y la metalicidad del medio interestelar (la parte de su masa que no consiste en helio e hidrógeno). ).
Una vez enumerados y reunidos estos ingredientes, el grupo de investigadores aplicó un enfoque autoconsistente, es decir, teniendo en cuenta cada elemento que conforma todas las estructuras. Su nuevo método de cálculo muy avanzado, que integra todos estos datos, hizo posible identificar las tres estrellas estelares negras en el universo observable, así como su distribución de masa.
« El carácter innovador de este trabajo radica en el acoplamiento de un modelo detallado de evolución estelar y binaria, con recetas avanzadas para la formación de estrellas y el enriquecimiento de metales en galaxias individuales. Este es uno de los primeros y más sólidos cálculos ab initio de la función de masa de los agujeros negros estelares a lo largo de la historia cósmica. “, explica en comunicado Alex Sicilia, estudiante de doctorado en astrofísica y cosmología en SISSA y autor principal del estudio.
Foco en el origen de los agujeros negros estelares más masivos
La investigación de SISSA no se limitó a estimar el número de agujeros negros estelares. De hecho, el estudio analizó muchas otras preguntas fascinantes, como la formación de agujeros negros de diferentes masas, estrellas individuales, sistemas estelares binarios y cúmulos estelares. Entre otras cosas, se muestra que los agujeros negros estelares más masivos provienen en gran medida de eventos dinámicos dentro de los cúmulos estelares.
Estos resultados, obtenidos con la colaboración de dos investigadores de la Universidad de Padua, demuestran que estos eventos dinámicos serían útiles para explicar la función de las masas de los agujeros negros fusionados, o tres negros coalescentes. Estas masas se estiman midiendo ondas gravitacionales con la colaboración científica internacional LIGO/Virgo, un observatorio gravitatorio gigante ubicado cerca de Pisa.
Los investigadores italianos incluso creen haber encontrado una buena pista sobre la formación de semillas de luz a partir de agujeros negros supermasivos, que emiten en las longitudes de onda rojas superiores. Estas “semillas” serían los agujeros negros intermedios, que juegan un papel clave en la formación y evolución de las galaxias y, más concretamente, en la formación de los agujeros negros supermasivos. El estudio de SISSA allanaría así el camino para identificar el origen de las “semillas pesadas”.
Fuente: El diario astrofísico
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