科学家估算出宇宙中存在4000亿个黑洞

来自意大利国际高等研究院（SISSA）等机构的科学家在《天体物理学杂志》上撰文称，他们首次计算出恒星级质量黑洞在整个宇宙中的数量及分布情况。他们估计，宇宙中恒星级质量黑洞的数量达到了4000亿个。

天文学家迫切希望摸清黑洞“家底”

据悉，研究人员通过黑洞诞生的几率、恒星质量、星系的金属丰度等多个指标综合评估得到了恒星级质量黑洞数据。一般而言，通过质量可以将黑洞划分为恒星级质量黑洞、中等质量黑洞以及超大质量黑洞三类。

现有理论认为，恒星级质量黑洞，即5倍-150倍太阳质量的黑洞，是恒星走向寿命终点后坍塌而成，这些黑洞互相之间也常发生并合事件，并合后的黑洞质量更大。但是科学家仍不明确，那些超大质量黑洞到底是怎样发展而来。

科学研究表明，很多星系中心都“隐藏”着百万到百亿倍太阳质量的超大质量黑洞，它们是宇宙中的“巨型怪兽”，而它们与星系之间存在着紧密联系，其中几千到百万倍太阳质量的中等质量黑洞被认为是形成这些宇宙“巨型怪兽”的“重种子”，而恒星级质量黑洞则是形成宇宙“巨型怪兽”的“轻种子”。因此，探测出两类“种子”的数量及分布是研究超大质量黑洞形成的理论基础。

黑洞无法直接观测该如何计数

要估计宇宙中究竟存在多少个恒星级质量黑洞，关键要弄清恒星级质量黑洞在宇宙演化过程中的分布情况，这在天文学中被称为黑洞的质量函数。

事实上，测算黑洞数量，还可以使用双星演化数据、其他不同的理论模型，或基于引力波探测的结果来估计恒星级质量黑洞的分布，进而得到宇宙中黑洞的数量。

此次最新研究中，研究团队利用自己开发的恒星和双星演化代码并结合宇宙演化历程中星系物理性质的统计，得到了恒星级质量黑洞在整个宇宙演化历程中的质量分布。由此结果，人们便可以估算出目前整个可观测宇宙中恒星级黑洞的总数量。

知晓黑洞总数科学意义重大

知道了宇宙中恒星级质量黑洞的总数，可以帮助人类进一步理解宇宙“巨型怪兽”是如何从“轻种子”黑洞成长起来的，进而可以让人们对恒星演化、星系演化等基本天体物理过程有更深刻的认识，对双黑洞系统的形成渠道有更清楚的分辨，对双星演化涉及的物理过程有更好的理解。

研究团队将恒星和双星演化模型与宇宙演化历程中星系物理性质结合起来，这种研究思路受到相关学界普遍认可，其测算结果也与地面引力波探测器估计的结果基本吻合。但也有研究人员指出，研究中用到了很多简化和假设，例如只考虑了孤立恒星和双星演化形成黑洞的途径。而形成黑洞的其他渠道，例如星团、活动星系核吸积盘等并未考虑在内。这些渠道对较大质量的恒星级质量黑洞的形成也很重要。或许未来将有更多关于黑洞的研究揭示更多黑洞的秘密。

（王玉东）

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