Nagu teate, on musti auke väga raske tuvastada, kuna need on sama mustad kui neid ümbritsev ruum. Mustade aukude asukohta saame täpselt kindlaks teha ainult erilistel asjaoludel, näiteks kui need väljutavad gaasi lähedalasuvast tähest või ühinevad, vabastades gravitatsioonilainete voo. Niisiis, kui palju musti auke on? Sellele küsimusele vastamiseks peavad astronoomid hinnangute tegemiseks kasutama teoreetilisi arvutusi.
Musta augu koostisosad
Musta augu loomiseks on vaja luua tähti, sest mustad augud tekivad tähtede surmaga. Seetõttu tuli teadlastel astuda paar sammu tagasi, et teada saada, kui palju musti auke universumis on.
Esimene samm on modelleerida galaktikate evolutsiooni miljardite aastate pikkuse kosmilise ajaloo jooksul. Lõppude lõpuks on galaktikad tähtede kodud ja nende üldine areng mõjutab seda, kui palju igat tüüpi tähti neis ilmub. Näiteks võivad mõned galaktikad aasta-aastalt järjekindlalt uusi tähti moodustada. Teised võivad kogeda ühinemisi, mis toovad kaasa uskumatult intensiivse tähtede moodustumise, kuid põlevad seejärel läbi ega tee midagi märkimisväärset.
Astronoomid on jälginud galaktikate statistikat kogu kosmilise aja jooksul, märkides galaktikate ühinemise ja demograafia üldist suundumust. Teine oluline tegur on galaktika niinimetatud metallilisus, mis mõõdab galaktikas olevate elementide peale vesiniku ja heeliumi (astronoomid nimetavad neid "metallideks") hulka. Suuremates galaktikates on rohkem gaasi, mis võimaldab neil moodustada rohkem tähti. Kuid rohkem metalle võib parandada gaasi jahutamist, mis omakorda aitab galaktikatel uusi tähti tõhusamalt toota.
Musta augu retsept
Neid ehitusplokke kasutades on astronoomidel galaktikate tähtede populatsiooni mudel, mis ütleb neile, kui palju väikseid, keskmisi ja suuri tähti universumis ilmub. Ja siis pidid nad jälgima nende tähtede arengut – ja mis kõige tähtsam – surma. Selleks pöördusid nad modelleerimise poole, mis seob konkreetse tähe omadused (selle massi ja metallilisuse) selle eluea ja võimaliku surmaga. Ainult murdosa suurimatest tähtedest sünnitab musti auke ja see simulatsioon ütleb astronoomidele, kui suur protsent galaktika tähtedest igal aastal kustub.
Seejärel pidid astronoomid jälgima binaarsüsteemide arengut, kuna mustad augud võivad toituda oma vendadest tähtedest, täiendades neid gaasiga. Seega osutub kahendsüsteemis tekkinud must auk lõpuks suuremaks kui üksi sündinud must auk.
Mustade aukude vananedes toituvad nad jätkuvalt ümbritsevast gaasist, mida ka astronoomid hindasid. Lõpuks leiavad mõnikord mustad augud teineteist tähtedevahelise ruumi pimeduses ja ühinevad. Seega pidid astronoomid täpse uuringu tegemiseks hindama mustade aukude ühinemise kiirust igas galaktikas.
Suur mustade aukude loendus
Kõik kokku võttes suutsid astronoomid jälgida mustade aukude populatsiooni miljardite aastate jooksul. Nad tegid niinimetatud "massifunktsiooni", mis on omamoodi astronoomiline loendus selle kohta, kui palju igas suuruses musti auke igal ajahetkel eksisteerib.
Pole üllatav, et suurimad mustad augud, mida nimetatakse ülimassiivseteks mustadeks aukudeks, on palju haruldasemad kui nende väiksemad kolleegid. Teadlased on leidnud, et igas kuupmegaparsekis (kus megaparsek on 1 miljon parsekit ehk 3,26 miljonit valgusaastat) on meie universumis umbes 50 miljonit Päikese massiga musta auku. Kui iga must auk on mitu korda suurem kui Päikese mass, tähendab see umbes 10 miljonit üksikut musta auku samas mahus.
Selle perspektiivi silmas pidades on mustades aukudes sisalduva massi koguhulk umbes 10% tähtedes sisalduvast massist. Nii et kõigi öötaevas nähtud tähtede seas on peidus palju musti auke. Supermassiivsed mustad augud on seevastu äärmiselt haruldased ja igas galaktikas elab tavaliselt ainult üks neist koletistest. Kokku moodustavad mustad augud umbes 1% kogu barüoonsest (mittetume) ainest universumis tänapäeval.
Loe ka:
- Väljaspool meie galaktikat asuvas täheparves avastati must auk
- Füüsikud tegid kogemata mustade aukude kohta uue avastuse