最新研究計算出可觀測的宇宙中有400億億個黑洞

宇宙中到底有多少黑洞？這是現代天體實體學和宇宙學中最相關和最緊迫的問題之一。最近，由Andrea Lapi教授和Lumen Boco博士指導的SISSA博士生Alex Sicilia與來自SISSA和其他國家及國際機構的其他合作者一起探讨了這個有趣的問題。

在剛剛發表在《天體實體學雜志》上系列論文的第一篇中，作者研究了恒星品質黑洞的統計學，這些黑洞的品質在幾個到幾百個太陽品質之間，起源于大品質恒星的生命末期。這項工作的創新之處在于将恒星和雙星演化的詳細模型與單個星系中恒星形成和金屬富集的進階配方結合起來。這是對整個宇宙曆史中的恒星黑洞品質函數進行的最早、最有力的從頭計算之一。

根據這項新的研究，宇宙整體普通（重子）物質中約有1%被鎖在恒星品質的黑洞中。令人驚訝的是，研究人員發現，目前在可觀測的宇宙（直徑約900億光年的球體）中，黑洞的數量約為400億億個，即4後面有19個零！這一重要結果的獲得要歸功于一種獨創的方法，它将SISSA研究員Mario Spera博士開發的最先進的恒星和雙星演化代碼SEVN與星系相關實體屬性的經驗處方相結合，特别是恒星形成率、恒星品質的數量和星際媒體的金屬性（這些都是定義恒星黑洞數量和品質的重要因素）。

對可觀測宇宙中黑洞數量估計并不是科學家們在這項研究中所調查的唯一問題。在與帕多瓦大學的烏戈-迪卡洛博士和米切拉-馬佩利教授的合作下，他們還探索了不同品質黑洞的各種形成管道，如孤立的恒星、雙星系統和恒星團。根據他們的工作，最大品質的恒星黑洞主要起源于恒星群中的動力事件。具體來說，研究人員表明，需要此類事件來解釋LIGO/Virgo合作組織從引力波觀測中估計出的凝聚黑洞的品質函數。

這項工作為高紅移的（超）大品質黑洞輕種子的産生提供了一個強有力的理論，并且可以構成研究重種子起源的一個起點。