Өздеріңіз білетіндей, қара тесіктерді анықтау өте қиын, өйткені олар айналасындағы кеңістік сияқты қара. Біз қара тесіктердің орнын ерекше жағдайларда ғана анықтай аламыз, мысалы, олар жақын жұлдыздан газды шығарғанда немесе бір-бірімен қосылып, гравитациялық толқындар ағынын шығарғанда. Сонда қанша қара тесік бар? Бұл сұраққа жауап беру үшін астрономдар болжам жасау үшін теориялық есептеулерге жүгінуі керек.
Қара құрдымның ингредиенттері
Қара тесік жасау үшін жұлдыздарды жасау керек, өйткені қара тесіктер жұлдыздардың өлуінен пайда болады. Сондықтан ғаламда қанша қара тесік бар екенін білу үшін зерттеушілер бірнеше қадам артқа шегінуге мәжбүр болды.
Бірінші қадам - миллиардтаған жылдық ғарыштық тарихтағы галактикалардың эволюциясын модельдеу. Галактикалар жұлдыздардың үйі болып табылады және олардың жалпы эволюциясы олардың ішінде қанша жұлдыз пайда болатынына әсер етеді. Мысалы, кейбір галактикалар жыл сайын тұрақты түрде жаңа жұлдыздарды құра алады. Басқалары керемет қарқынды жұлдыз түзілуін тудыратын бірігулерді бастан кешіруі мүмкін, бірақ содан кейін күйіп кетеді және маңызды ештеңе жасамайды.
Астрономдар галактикалардың статистикасын бүкіл ғарыштық уақыт бойы бақылап, галактикалардың қосылуы мен демографиялық көрсеткіштерінің жалпы тенденциясын атап өтті. Тағы бір негізгі фактор галактиканың ішіндегі сутегі мен гелийден басқа элементтердің (астрономдар оларды «металдар» деп атайды) мөлшерінің өлшемі болып табылатын галактиканың «металлдығы» деп аталады. Үлкен галактикаларда көбірек газ болады, бұл оларға көбірек жұлдыздар жасауға мүмкіндік береді. Бірақ көбірек металдар газды салқындатуды жақсарта алады, бұл өз кезегінде галактикаларға жаңа жұлдыздарды тиімдірек шығаруға көмектеседі.
Қара тесік рецепті
Осы құрылыс блоктарын пайдалана отырып, астрономдар ғаламда қанша кішкентай, орташа және үлкен жұлдыздар пайда болатынын көрсететін галактикалардағы жұлдыздар популяциясының үлгісіне ие. Содан кейін олар осы жұлдыздардың эволюциясын, ең бастысы, өлімін қадағалау керек болды. Бұл үшін олар белгілі бір жұлдыздың қасиеттерін (оның массасы мен металдылығын) оның өмір сүру ұзақтығымен және ықтимал өлімімен байланыстыратын модельдеуге бет бұрды. Ең үлкен жұлдыздардың бір бөлігі ғана қара тесіктерді тудырады және бұл модельдеу астрономдарға жыл сайын галактикадағы жұлдыздардың қанша пайызы сөнетінін айтады.
Содан кейін астрономдар екілік жүйелердің эволюциясын қадағалауға мәжбүр болды, өйткені қара тесіктер өздерінің бауырлас жұлдыздарынан қоректеніп, оларды газбен толықтыра алады. Осылайша, екілік жүйеде пайда болған қара дыры, ақырында, жалғыз туған қара құрдымға қарағанда үлкенірек болып шығады.
Қара дырылар қартайған сайын олар қоршаған кез келген газбен қоректенуін жалғастыруда, оны астрономдар да бағалады. Ақырында, кейде қара тесіктер жұлдызаралық кеңістіктің қараңғылығында бір-бірін тауып, бірігіп кетеді. Осылайша, дәл шолу жасау үшін астрономдарға әрбір галактикадағы қара тесіктердің қосылу жылдамдығын бағалауға тура келді.
Қара тесіктердің үлкен санағы
Осының барлығын біріктіре отырып, астрономдар миллиардтаған жылдар бойы қара тесіктердің популяциясын бақылай алды. Олар кез келген уақытта әр өлшемдегі қанша қара тесік бар екенін көрсететін астрономиялық санақ түрі болып табылатын «жаппай функция» деп аталатын әрекетті жасады.
Таңқаларлық емес, супермассивті қара тесіктер деп аталатын ең үлкен қара тесіктер кішігірім әріптестеріне қарағанда әлдеқайда сирек. Зерттеушілер ғарыштың әрбір текше мегапарсекінде (мұнда мегапарсек 1 миллион парсек немесе 3,26 миллион жарық жылы) біздің ғаламда Күннің массасы бар 50 миллионға жуық қара тесік бар екенін анықтады. Егер әрбір қара құрдым Күннің массасынан бірнеше есе көп болса, бұл бірдей көлемдегі 10 миллионға жуық жеке қара тесіктерді білдіреді.
Мұны перспективаға келтіру үшін, қара тесіктердегі массаның жалпы мөлшері жұлдыздардағы массаның шамамен 10% құрайды. Сонымен, түнгі аспандағы барлық жұлдыздардың ішінде жасырынған көптеген қара тесіктер бар. Екінші жағынан, супермассивті қара тесіктер өте сирек кездеседі және әрбір галактикада әдетте осы құбыжықтардың тек біреуі ғана тұрады. Жалпы алғанда, қара тесіктер бүгінгі күні ғаламдағы барионды (қараңғы емес) заттардың шамамен 1% құрайды.
Сондай-ақ оқыңыз:
- Біздің галактикадан тыс жұлдыздар шоғырында қара тесік табылды
- Физиктер кездейсоқ қара тесіктер туралы жаңа жаңалық ашты