كم عدد الثقوب السوداء الموجودة في الكون؟

بالعربي/ إجابة قصيرة: كثير.

من المعروف أنه من الصعب اكتشاف الثقوب السوداء ، لأنها سوداء مثل المساحة المحيطة بها. لا يمكننا تحديدها إلا في ظروف خاصة ، مثل عندما يسحبون غازًا من نجم مجاور أو يندمجون معًا ، مما يؤدي إلى إطلاق طوفان من موجات الجاذبية .

إذن كم عدد الثقوب السوداء الموجودة هناك؟ للإجابة على السؤال ، يتعين على علماء الفلك اللجوء إلى الحسابات النظرية لعمل تقديرات. في دراسة حديثة ، قرر الباحثون أن هناك ملايين من الثقوب السوداء الصغيرة التي لم يتم اكتشافها بعد في جوارنا الكوني. هذا يعني أن حوالي 1٪ من كل المادة في الكون مرتبطة بالثقوب السوداء.

مكونات الثقب الأسود

لصنع ثقب أسود ، أنت بحاجة إلى صنع نجوم ، لأن الثقوب السوداء تأتي من موت النجوم. لذلك لمعرفة عدد الثقوب السوداء الموجودة في الكون ، كان على الباحثين وراء الدراسة ، التي ظهرت مؤخرًا في مجلة ما قبل الطباعة arXiv وتم قبولها للنشر في The Astrophysical Journal ، أن يتراجعوا بضع خطوات.

تتمثل الخطوة الأولى في وضع نموذج لتطور المجرات على مدى بلايين السنين من التاريخ الكوني. المجرات هي منازل النجوم ، في النهاية ، ويؤثر تطورها الشامل على عدد كل نوع من النجوم التي تظهر بداخلها. على سبيل المثال ، يمكن لبعض المجرات أن تشكل نجومًا جديدة بشكل مطرد بعد عام كوني. قد يعاني الآخرون من أحداث الاندماج التي تؤدي إلى جولة من تكوين النجوم العالي بشكل لا يصدق ، فقط ليحترقوا ولا ينتجوا أي شيء مرة أخرى.

أخذ علماء الفلك ملاحظات معروفة لإحصاءات المجرات عبر الزمن الكوني ، مشيرين إلى الاتجاه العام لمعدلات اندماج المجرات والتركيبة السكانية. عامل رئيسي آخر هو ما يسمى “معدنية” المجرة ، وهو مقياس لكمية العناصر غير الهيدروجين والهيليوم داخل المجرة (يطلق علماء الفلك على هذه “المعادن”). ستحتوي المجرات الأكبر حجمًا على المزيد من الغاز ، مما يمكنها من تكوين المزيد من النجوم. لكن المزيد من المعادن يمكن أن تعزز تبريد الغاز ، والذي بدوره يساعد المجرات على إنتاج نجوم جديدة بكفاءة. 

وصفات الثقب الأسود

باستخدام هذه اللبنات الأساسية ، كان لدى علماء الفلك نموذج للتجمع النجمي داخل المجرات ، يخبرهم بعدد النجوم الصغيرة والنجوم المتوسطة والنجوم الكبيرة التي تظهر في الكون .

ثم احتاجوا إلى تتبع تطور – والأهم من ذلك ، الوفيات – لتلك النجوم. للقيام بذلك ، لجأوا إلى المحاكاة ، التي تربط خصائص نجم معين (كتلته ومعدنيته) بعمره وزواله في نهاية المطاف. فقط جزء صغير من أكبر النجوم ينتج ثقوبًا سوداء ، وهذه المحاكاة تخبر علماء الفلك عن النسبة المئوية لنجوم المجرة التي تنطفئ الأضواء كل عام.

بعد ذلك ، كان على علماء الفلك تتبع تطور الأنظمة الثنائية ، حيث يمكن للثقوب السوداء أن تتغذى على النجوم الشقيقة ، وتصبح محتقنة على غازها في هذه العملية. وهكذا فإن الثقب الأسود المتكون في النظام الثنائي سينتهي به الأمر إلى أن يكون أكبر من الثقب الأسود الذي يولد بمفرده.

مع تقدم عمر الثقوب السوداء ، تستمر في التغذي على أي غاز محيط ، وهو ما قدر علماء الفلك أيضًا. أخيرًا ، أحيانًا ما تجد الثقوب السوداء بعضها البعض في ظلام الفضاء البينجمي وتندمج معًا. لذلك ، لإجراء مسح دقيق ، كان على علماء الفلك تقدير معدل اندماجات الثقوب السوداء داخل كل مجرة.

التعداد الكبير للثقب الأسود

بتجميع كل القطع معًا ، تمكن علماء الفلك من تتبع عدد سكان الثقوب السوداء على مدار مليارات السنين. لقد أنتجوا ما يسمى بـ “وظيفة الكتلة” ، وهو نوع من الإحصاء الفلكي ، ويبلغ عن عدد أحجام الثقوب السوداء الموجودة في أي وقت.

ليس من المستغرب أن تكون أكبر الثقوب السوداء ، والتي تسمى الثقوب السوداء فائقة الكتلة ، أكثر ندرة من نظيراتها الأصغر. وجد الباحثون أنه في كل ميغا فرسك مكعب من الفضاء (حيث يمثل الميجابرسك مليون فرسخ أو 3.26 مليون سنة ضوئية) ، يستضيف كوننا ما يقرب من 50 مليون كتلة شمسية من الثقوب السوداء. إذا كانت كتلة كل ثقب أسود أكبر بعدة مرات من كتلة الشمس ، فإن هذا يترجم إلى حوالي 10 ملايين ثقب أسود فردي في نفس الحجم.Advertisement

لوضع ذلك في المنظور ، فإن المقدار الإجمالي للكتلة التي تحتويها الثقوب السوداء هو حوالي 10٪ من الكتلة الموجودة في النجوم. لذلك بالنسبة لجميع النجوم التي تراها في سماء الليل ، هناك الكثير من الثقوب السوداء الكامنة بينها.

من ناحية أخرى ، فإن الثقوب السوداء الهائلة نادرة للغاية ، حيث تستضيف كل مجرة ​​عادةً واحدًا فقط من تلك الوحوش.

إجمالاً ، تمثل الثقوب السوداء حوالي 1٪ من كل مادة الباريونيك (وليس المادة المظلمة) في الكون اليوم. إلى حد بعيد ، تم العثور على معظم المادة الباريونية في السدم المفكوكة.

لكن مع ذلك ، لا يوجد شيء يعطس عنده ، وهذا يعني أن الثقوب السوداء شائعة بشكل مخيف. 

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com