Luar Angkasa: Sekitar 40.000.000.000.000.000.000 lubang hitam membentuk 1% dari alam semesta yang dapat diamati

Alam semesta yang dapat diamati mengandung 40.000.000.000.000.000.000.000.000 lubang hitam bermassa bintang — itu 40 triliun, atau 40 miliar miliar, menurut perkiraan satu studi.

Lubang hitam bermassa bintang terbentuk pada akhir kehidupan bintang raksasa dan memiliki massa mulai dari beberapa hingga beberapa ratus massa matahari.

Para ahli dari Sekolah Internasional untuk Studi Lanjutan (Sissa) menggunakan pendekatan komputasi baru untuk memperkirakan berapa banyak lubang ini seharusnya terbentuk.

Lebih lanjut, kata mereka, lubang hitam ini membentuk 1 persen dari semua materi biasa, atau “baryonic,” di alam semesta yang dapat diamati, yang luasnya 93 miliar tahun cahaya.

Hasilnya, kata tim, membuka jalan menuju pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana lubang hitam bintang dan massa menengah dapat berevolusi menjadi lubang hitam supermasif.

Perhitungan dilakukan oleh astrofisikawan teoretis Alex Sicilia dari SISSA, yang berbasis di Trieste, Italia, dan rekan-rekannya.

“Sifat inovatif dari pekerjaan ini terletak pada penggabungan model terperinci dari evolusi bintang dan biner dengan resep lanjutan untuk pembentukan bintang dan pengayaan logam di galaksi individu,” jelas Mr. Sicilia.

‘Ini adalah salah satu yang pertama dan salah satu “ab initio” yang paling kuat. [from first principles] Perhitungan fungsi massa lubang hitam bintang di sepanjang sejarah kosmik.’

Untuk menghitung perkiraan jumlah lubang hitam di alam semesta yang dapat diamati, tim menggabungkan model tentang bagaimana pasangan bintang tunggal dan biner berevolusi – dan berapa banyak yang menjadi lubang hitam – dengan data tentang sifat galaksi lain yang relevan.

Yang terakhir berisi informasi tentang tingkat pembentukan bintang, massa bintang, dan logam dari medium antarbintang, yang semuanya mempengaruhi pembentukan lubang hitam bermassa bintang. Mereka juga mempertimbangkan peran penggabungan lubang hitam.

Dari sini, tim juga dapat menghitung distribusi massa lubang hitam ini di seluruh sejarah alam semesta yang dapat diamati.

Selain memperkirakan jumlah total lubang hitam bermassa bintang di alam semesta yang dapat diamati, para peneliti juga mempelajari berbagai cara di mana lubang hitam dengan massa berbeda dapat terbentuk.

Ini termasuk menyelidiki asal-usul potensial di bintang yang terisolasi, sistem bintang biner, dan gugus bintang yang lebih padat.

Tim menemukan bahwa lubang hitam bermassa bintang terbesar biasanya muncul dari tabrakan lubang hitam yang lebih kecil di dalam gugus bintang – sebuah gagasan yang cocok dengan data pengamatan gelombang gravitasi pada tumbukan lubang hitam yang dikumpulkan sejauh ini.

“Pekerjaan kami memberikan teori yang kuat untuk generasi cahaya [stellar-mass] Benih lubang hitam pergeseran merah (super) besar,” kata penulis dan ahli astrofisika Lumen Boco, juga dari SISSA.

Ini, tambahnya, “dapat memberikan titik awal untuk mempelajari asal usul ‘biji berat’. [intermediate-mass black holes]yang akan kami tindak lanjuti dalam artikel mendatang.’

Faktanya, setelah menyelesaikan studi pertama ini, para peneliti sekarang berencana untuk melakukan perhitungan serupa, dengan fokus pada lubang hitam bermassa menengah dan kemudian rekan supermasif mereka.

Hasil lengkap dari penelitian ini dipublikasikan di Jurnal Astrofisika.