Ciencias

¡Habría alrededor de 40 billones de billones de agujeros negros en el Universo!

Realmente no sabemos hasta dónde se extiende el Universo en el espacio, pero sí sabemos cómo estimar el tamaño del volumen de lo que se llama el Universo observable. Un equipo de astrofísicos cree haber podido modelar la tasa de formación de los agujeros negros estelares y, por lo tanto, la cantidad de tales objetos que se formaron después del Big Bang y que aún existen en este Universo observable.

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Un agujero negro es un objeto celeste que es difícil de observar directamente. La fuerza de su campo gravitatorio es tan intensa que, en teoría, evita que se escape cualquier forma de materia o radiación. ¿Puede explotar? Esta es la pregunta que Futura-Sciences le hizo a Aurélien Barrau, astrofísico especialista en cosmología y autor del libro Des univers multiples.

EL ecuaciones de la teoría de relatividad general D’Einstein admitir un zoológico muy diverso de soluciones cosmológicas si permitimos que el espacio no sea isotrópico y con topologías no triviales. Podemos, en el primer caso, tener un cosmos en rotación o en forma oscilante entre una esfera y un cigarro, por ejemplo. En el segundo caso, el espacio se puede arrugar, en palabras de Jean-Pierre Luminet, y ser, por ejemplo, el análogo de un toro o dodecaedro de poincaré.

en el caso de un alquiler, la geometría del espacio sería plana y podríamos creer que tiene un tamaño infinito, como lo sería un plano, y seguiríamos estando equivocados. Todas estas consideraciones sólo sirven para recordarles que, incluso si los análisis de los datos del satélite Planck referentes a la radiación cósmica desde Gran explosión prefiero uno Universo con una geometría plana y por lo tanto tal vez infinito en tamaño en el espacio, todavía no estamos seguros sobre esta cuestión, y mucho menos sobre la forma y la topología del espacio (su carácter finito o no en el clima también es solo momentáneamente objeto de especulación, por ejemplo aquellos de Premio Nobel de Física Roger Penrose en un universo cíclico).

Aún así, podemos hablar del concepto de Universo observable, es decir, todas las regiones del espacio desde las que los rayos de luz han conseguido llegar hasta nosotros desde su nacimiento allí, hace unos 13.800 millones de años. Cabe señalar de paso que el comportamiento de estos rayos, que pueden servir como sonda cosmológica para probar diferentes modelos del Universo, ha sido examinado más de cerca recientemente por miembros de la colaboración. RayGalGenericName.

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Un viaje fabuloso a través del Universo observable desde la Tierra hasta la última esfera de dispersión desde la que nos llegan hoy los fotones más antiguos del Universo. Todas las distancias están a escala y los objetos se representan con la mayor precisión posible. © Universo Digital, Museo Americano de Historia Natural/Youtube. Música: Suke Cerulo

Un universo observable de 90 mil millones de años luz de diámetro

Sobre el Universo observable actual, cuyas características no son muy debatidas y no dependen mucho del modelo cosmológico considerado, podemos hacernos una idea gracias a un famoso vídeo, El universo conocido, disponible en el canal Youtube del’Museo Americano de Historia Natural.

Volvamos a los comentarios que Futura ya había hecho sobre este video años atrás. El viaje al Universo observable comienza aquí en el techo del mundo, a saber, el Tíbet, nos lleva luego a través de la Sistema solar para mostrarnos la posición órbitas planetas en relación con Vía Láctea. Así que vayamos más allá de la esfera de las ondas. radio generada por la Humanidad a partir de la década de 1910 y cuyo frente es de unos 100 años luz surca el delgado disco de la galaxia espiral que es nuestra Vía Láctea.

El viaje continúa a través del mapa de la galaxia y cuásares obtenido por lecturas grandes, tales como el Encuesta del cielo digital de Sloan (SDSS) para terminar uniéndose a la última esfera difusión ubicado a más de 46 mil millones de años luz de la Tierra hoy. Corresponde a las regiones de las que hace 13.800 millones de años fotones desde radiación cósmica. Regresamos entonces a la Tierra con una extraña impresión de vértigo metafísico asociado a la conciencia de la enormidad de las escalas del espacio en el que la Humanidad ha estado atrapada durante milenios, entre el Todo y la Nada, transportada por un vago haber conducido gran explosión viva.

Ha habido mucha especulación sobre el contenido exacto de este universo observable, cuántas galaxias,estrellas, desde protones ? Tenemos formas indirectas de estimar estos números y hoy en día un grupo deastrofísicos dirigida por miembros de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados (en italiano, Escuela Internacional de Estudios Avanzados o SISSA), una famosa universidad italiana ubicada en Trieste, acaba de publicar un artículo que evalúa la cantidad de agujeros negros de origen estelar en el Universo observable.

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Una precisión, el radio del cosmos observable es de unos 45 mil millones de años luz y no de 13,8 como ingenuamente se podría creer. De hecho, desde el Big Bang, que no sabemos comienza con un nacimiento real del tiempo, el espacio se ha ido expandiendo y nada lo limita. a priori tu velocidad. Cualquier cálculo realizado teniendo en cuenta esta expansión, las regiones desde las que se emitieron los fotones de radiación fósil hace 13.800 millones de años se encuentran actualmente a unos 45.000 millones de años luz de distancia y probablemente estén ocupadas actualmente por galaxias muy similares a las que se encuentran en las inmediaciones de la Tierra. Vía Láctea.

durante todo esto duración, se formaron estrellas y algunas eran lo suficientemente masivas como para colapsar dando lugar a agujeros negros en las galaxias, así como en cúmulos globulares orbitando estas galaxias. También hay razones para pensar que los cúmulos globulares serían el lugar de reacciones en cadena reales que catalizan la formación de agujeros negros binarios cada vez más masiva, según nuevas simulaciones numéricas describir la evolución de los cúmulos, teniendo en cuenta la relatividad general. estos agujeros negros binarios también se forman en las galaxias, ya que muchas estrellas nacen en parejas. En cualquier caso, fusiones intervendrá dando más agujeros negros masivos como las detecciones deondas gravitacionales hecho con Enlace y Virgen han demostrado esto.

Los investigadores de SISSA lograron realizar un cálculo fascinante. Según su trabajo, alrededor del 1% de la materia ordinaria (bariónica) global está contenida en agujeros negros de masa estelar. Sus resultados acaban de ser publicados en la prestigiosa El diario astrofísico. Lumen Boco (SISSA) explica el resultado en este video. © Escuela Internacional de Estudios Avanzados

Todos los agujeros negros estelares desde el comienzo del Big Bang

Pudimos modelar la evolución de la tasa de formación de estrellas en las galaxias y luego la evolución de estas estrellas y el número de agujeros negros estelares que formarán. Estos desarrollos también están relacionados con la evolución de la química galaxias debido a nucleosíntesis elementos en estrellas masivas, elementos que se dispersan convirtiéndose supernovas. Esto cambia la metalicidad de las galaxias y estrellas, es decir, la abundancia de elementos más pesados ​​que elhidrógeno, en la jerga de los astrofísicos. Sin embargo, la metalicidad influye en la formación y evolución de las estrellas.

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En resumen, como se explica en un post sobre El diario astrofísicoque también se puede consultar libremente en arXiv, los investigadores estiman que alrededor del 1% de los protones y neutrones producido por el Big Bang se puede encontrar hoy en forma de agujeros negros de origen estelar, no más grandes que unos pocos cientos de masas solares, en el cosmos observable. También obtuvieron una función de distribución en galaxias y cúmulos globulares del número de agujeros negros de origen estelar a partir de un pasta dado y explica bien, ya que implica la formación catalizada de agujeros negros en cúmulos globulares, agujeros negros particularmente masivos de varias decenas de masas solares que sorprendieron a los investigadores tras su detección con Vigo y Ligo.

Todos estos agujeros negros estelares son demasiado grandes para haber comenzado a evaporarse por la radiación de Hawking. Siendo la temperatura de esta radiación para las masas involucradas menor que la de la radiación fósil, estas estrellas son más fríos que él y lo absorben en lugar de irradiarlo. El balance de agujeros negros estelares en el Universo observable, por lo tanto, cuenta todos los agujeros negros estelares formados y existentes desde el nacimiento de las primeras estrellas.

Luego, los investigadores llegan a la asombrosa cantidad de 40 billones de billones de agujeros negros estelares en el cosmos, es decir, 40*1018 estrellas.

Terminamos recordando que el agujeros negros supermasivos no se tuvieron en cuenta, aunque contienen de un millón a varios miles de millones de masas solares y están presentes en todas las galaxias grandes. Esto no es de extrañar porque todavía no se sabe muy bien cómo nacieron estos gigantes, quizás de gérmenes en forma de agujeros negros primordiales.

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Prudencia Febo

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