¿Cuántos agujeros negros hay en el universo?

Un equipo de astrofísicos ha calculado que en el universo observable hay 40.000.000.000.000.000.000 agujeros negros de masa estelar.

Alrededor del 1% de la materia ordinaria (bariónica) del universo está atrapada en agujeros negros de masa estelar, según la estimación realizada por un equipo de astrofísicos italianos e ingleses de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados (SISSA) que han calculado cuántos agujeros negros puede haber en una esfera de unos 90.000 millones de años luz de diámetro, esto es, el universo observable.

La cifra es de unos 40 trillones (40 millones de millones de millones, o un “4” seguido por 19 ceros). Este hallazgo allana el camino para una mejor comprensión de cómo los agujeros negros de masa estelar e intermedia podrían evolucionar hacia agujeros negros supermasivos, afirman los autores, cuyo estudio se publica en la revista The Astrophysical Journal.

 


¿Qué es un agujero negro de masa estelar?


Los agujeros negros de masa estelar son los que se forman al final de la vida de las estrellas gigantes y tienen masas entre unos pocos y unos cientos de veces la del sol (rango de 5-150 masas solares). Los agujeros negros supermasivos se encuentran en el rango de 105-110 masas solares. El grupo de agujeros negros de masa intermedia es el más confuso, pues apenas se ha identificado evidencia tentativa de ellos. Se encuentran en el rango de 103-106 masas solares.

“Una de las cantidades más fundamentales para los estudios demográficos de la población de agujeros negros está constituida por la función de masa reliquia, es decir, la densidad numérica de agujeros negros por volumen comóvil y masa unitaria de agujero negro, en función del desplazamiento al rojo”, expone Alex Sicilia de la Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati.

 

Un nuevo método

Los investigadores emplearon un nuevo método que combina el código SEVN de evolución estelar y binaria de última generación desarrollado por el investigador de SISSA, Mario Spera, con prescripciones empíricas para estudios físicos relevantes, como las propiedades de las galaxias, especialmente la tasa de formación de estrellas.

“Proporcionamos un cálculo de la función de masa de la reliquia del agujero negro estelar a lo largo de los tiempos cósmicos, al acoplar el código evolutivo binario y estelar de última generación SEVN a las estadísticas de galaxias dependientes del desplazamiento al rojo y las relaciones empíricas de escala que involucran la metalicidad, la formación estelar, velocidad y masa estelar”, continúan los expertos.


Gracias a este nuevo enfoque informático pudieron determinar la cantidad de agujeros negros estelares y su distribución de masa a lo largo de toda la historia del universo. “Este es uno de los primeros y más robustos cálculos ab initio de la función de masa del agujero negro estelar a lo largo de la historia cósmica”, explican en su trabajo.

Descubrieron que los agujeros negros de masa estelar más grandes generalmente se forman a partir de la colisión de agujeros negros más pequeños dentro de cúmulos estelares, una noción que coincide bien con los datos de observación de ondas gravitacionales sobre colisiones de agujeros negros recopilados hasta la fecha

Se trata de un hito importante en astrofísica, ya que podría ayudarnos a determinar la cantidad de agujeros negros que debería haber en cualquier volumen del espacio que planteemos; lo que, a su vez, aportaría sustanciosa información sobre el crecimiento y la evolución de los agujeros que constituyen los núcleos de las galaxias, los agujeros negros supermasivos.

Este trabajo ha sido el primero de una serie. Los siguientes investigarán los agujeros negros de masa intermedia y los agujeros negros supermasivos para obtener una imagen más completa de la distribución de los agujeros negros en todo el universo.

 

 

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Referencia: “The Black Hole Mass Function Across Cosmic Times. I. Stellar Black Holes and Light Seed Distribution” by Alex Sicilia, Andrea Lapi, Lumen Boco, Mario Spera, Ugo N. Di Carlo, Michela Mapelli, Francesco Shankar, David M. Alexander, Alessandro Bressan and Luigi Danese, 12 January 2022, The Astrophysical Journal.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac34fb

 

Sarah Romero

Sarah Romero

Fagocito ciencia ficción en todas sus formas. Fan incondicional de Daneel Olivaw y, cuando puedo, terraformo el planeta rojo o cazo cylons. Hasta que viva en Marte puedes localizarme en Twitter: sarahromero_ y en ladymoon@gmail.com

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