Ponieważ nie widzimy czarnych dziur, trudno dokładnie określić, ile jest ich w obserwowalnym wszechświecie. Ale to nie znaczy, że nie mamy możliwości, aby spróbować to jakoś wyliczyć.

Czarne dziury o masach gwiazdowych to zapadnięte jądra martwych, masywnych gwiazd, a nowe badania które biorą pod uwagę sposób, w jaki te gwiazdy i gwiazdy podwójne powstają i ewoluują, dostarczyły nowych szacunków liczebności czarnych dziur o masach gwiazdowych we Wszechświecie.

Ta liczba jest po prostu niesamowita: 40 trylionów lub 40 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 czarnych dziur, co stanowi około 1 procent całej normalnej materii w obserwowalnym wszechświecie.

Innowacyjny charakter tej pracy polega na połączeniu szczegółowego modelu ewolucji gwiazdowej pojedynczej i podwójnej z zaawansowanymi recepturami formowania się gwiazd i wzbogacania metali w poszczególnych galaktykach. Dzięki temu powstało jedno z pierwszych i najbardziej wiarygodnych obliczeń funkcji masy gwiezdnej czarnych dziur.

Czarne dziury to ogromny znak zapytania wiszący nad naszym rozumieniem wszechświata, a raczej wiele znaków zapytania. Ale jeśli mamy pojęcie o tym, ile istnieje czarnych dziur, pomoże to odpowiedzieć na niektóre z tych pytań. Jednym z podejść jest oszacowanie historii masywnych gwiazd we wszechświecie. Następnie możemy obliczyć liczbę czarnych dziur, które powinny znajdować się w danej objętości przestrzeni. Ta wiedza może dostarczyć wskazówek na temat wzrostu i ewolucji supermasywnych czarnych dziur o masie milionów lub miliardów mas Słońca, które tworzą jądra galaktyk.

Astrofizycy z Włoch zastosowali podejście obliczeniowe. Wzięli pod uwagę tylko te czarne dziury, które powstają w wyniku ewolucji gwiazd pojedynczych lub podwójnych, których liczbę można oszacować na podstawie danych fal grawitacyjnych i które dają początek czarnym dziurom o nieco większej masie. To pozwoliło im obliczyć częstotliwość powstawania czarnych dziur o masach gwiazd od pięciu do 160 mas Słońca w okresie istnienia wszechświata. Ten wskaźnik sugeruje, że w obserwowalnym wszechświecie powinno być obecnie około 40 trylionów czarnych dziur o masie gwiazdowej, przy czym najbardziej masywne czarne dziury o masie gwiazdowej powstały z połączenia podwójnych czarnych dziur w gromadach gwiazd.

Zespół porównał swoje wyniki z danymi fal grawitacyjnych i stwierdził, że ich oszacowanie tempa łączenia czarnych dziur było zgodne z obserwacjami. Sugeruje to, że za obserwowanymi przez nas zderzeniami czarnych dziur najprawdopodobniej stoją łączenia się gromad gwiazd.

Obliczając wskaźnik powstawania czarnych dziur w czasie, naukowcy byli również w stanie oszacować liczbę czarnych dziur o masach gwiazdowych we wczesnym wszechświecie. Jest to bardzo interesujące, ponieważ obserwacje odległego Wszechświata ujawniły supermasywne czarne dziury w szokująco wczesnym okresie po Wielkim Wybuchu. Nie jest jasne, w jaki sposób te potwory tak szybko rosły. Badania zespołu stworzą podstawę do zbadania tych zagadnień. 

Wyniki badań zespołu zostały opublikowane w The Astrophysical Journal.