一项新的研究发现，4000万个恒星质量的黑洞潜伏在宇宙中

　　科学家们估计了宇宙中“小”黑洞的数量：很多。这个数字似乎无法计算；毕竟，发现黑洞并不是最简单的任务。因为它们和它们潜伏的空间一样漆黑，所以吞噬光的宇宙巨人只有在最特殊的情况下才能被检测到——比如当它们弯曲周围的光，以不幸的气体和恒星为食时离得太近，或盘旋向释放引力波的巨大碰撞。令人惊讶的是：根据新的估计，4000亿，或4000万个恒星质量的黑洞存在于可观测的宇宙中，约占所有正常物质的1%。

　　但这并没有阻止科学家们找到一些巧妙的方法来猜测这个数字。1月12日在《天体物理学杂志》上概述了一种新的方法，一组天体物理学家对宇宙中恒星质量黑洞的数量进行了新的估计，这些黑洞的质量是太阳的5到10倍。

　　那么科学家们是如何得出4000万这个数字的呢？

　　第一作者亚历克斯·西西利亚说，通过跟踪我们宇宙中恒星的演化，他们估计了恒星——无论是单独的还是成对的双星系统——转化为黑洞的频率，亚历克斯·西西利亚是意大利里雅斯特国际高级研究学院(SISSA)的天体物理学家。

　　西西利亚在一份声明中说:“这是宇宙历史上第一个，也是最稳健的，从头开始的恒星黑洞质量函数计算之一。”

　　要制造黑洞，你需要从一颗大恒星开始——一颗质量大约是太阳5到10倍的恒星。随着大恒星到达生命的尽头，它们开始在炽热的内核中融合越来越重的元素，比如硅或镁。但是一旦这个融合过程开始形成铁，这颗恒星就走上了暴力自我毁灭的道路。铁吸收的能量比它释放的能量多，导致恒星失去了抵抗其巨大质量产生的巨大引力的能力。它自行坍缩，先是将它的核心，然后是它附近的所有物质，压缩成一个无限小维度和无限密度的点——奇点。这颗恒星变成了一个黑洞，在一个叫做事件视界的边界之外，任何东西——甚至光——都无法逃脱它的引力。

　　为了得出他们的估计，天体物理学家不仅模拟了生命，还模拟了宇宙恒星的前生命。利用已知的各种星系的统计数据，如它们的大小、它们包含的元素以及恒星将形成的气体云的大小，该团队建立了一个宇宙模型，该模型准确地反映了将形成的不同大小的恒星，以及它们的创建频率。

　　在确定了最终可能转化为黑洞的恒星的形成速度后，研究人员利用这些恒星的质量和一种叫做金属性的特征(比氢或氦重的元素的丰度)等数据，对它们的生死进行了建模，以找到转化为黑洞的候选恒星的百分比。通过观察配对成双星系统的恒星，并计算黑洞相遇和合并的速度，研究人员确保他们在调查中没有重复计算任何黑洞。他们还发现了这些合并，以及附近气体中的黑洞会如何影响宇宙中发现的黑洞的大小分布。

　　有了这些计算，研究人员设计了一个模型，跟踪恒星质量黑洞随时间的数量和大小分布，以给出它们令人垂涎的数量。然后，通过将估计值与从引力波或由黑洞和双星合并形成的时空涟漪中获得的数据进行比较，研究人员证实他们的模型与数据吻合良好。

　　天体物理学家希望利用这一新的估计来调查一些由对早期宇宙的观察而产生的令人困惑的问题——例如，早期宇宙是如何在大爆炸后这么快就被超大质量黑洞占据的——这些黑洞的质量通常是研究人员在这项研究中检查的恒星质量黑洞的数百万倍，甚至数十亿倍。

　　因为这些巨大的黑洞来自更小的恒星质量的黑洞——或黑洞“种子”——的合并，研究人员希望对早期宇宙中如何形成小黑洞的更好理解可以帮助他们挖掘它们的超大质量兄弟的起源。

　　SISSA大学天体物理学家卢蒙·波酷网在声明中说：“我们的工作为高红移超大质量黑洞(更早的时间)产生轻种子提供了一个强有力的理论，并可以构成研究‘重种子’起源的起点，我们将在即将发表的论文中对此进行探讨。”