L'intrigante questione è stata recentemente affrontata dal Dottorato di Ricerca della SISSA. studente Alex Sicilia, supervisionato dal Prof. Andrea Lapi e dal Dr. Lumen Boco, insieme ad altri collaboratori della SISSA e di altre istituzioni nazionali e internazionali. In un primo articolo di una serie appena pubblicata su The Astrophysical Journal,gli autori hanno studiato i dati demografici dei buchi neri di massa stellare, che sono buchi neri con masse comprese tra poche e alcune centinaia di masse solari, che si sono originati alla fine della vita di stelle massicce. Secondo la nuova ricerca, una notevole quantità di circa lƇ% della materia ordinaria (barionica) complessiva dell'Universo è rinchiusa in buchi neri di massa stellare. Sorprendentemente, i ricercatori hanno scoperto che il numero di buchi neri all'interno dell'Universo osservabile al momento attuale è di circa 40 x 10 18 (cioè 4 seguiti da 19 zeri!).

Un nuovo metodo per calcolare il numero di buchi neri

Il carattere innovativo di questo lavoro sta nell'accoppiamento di un modello dettagliato dell'evoluzione stellare e binaria con ricette avanzate per la formazione stellare e l'arricchimento di metalli nelle singole galassie. Questo è uno dei primi, e uno dei più robusti, calcoli ab initio della funzione di massa del buco nero stellare nella storia cosmica".

Origine dei buchi neri stellari più massicci

La stima del numero di buchi neri nell'Universo osservabile non è l'unico problema indagato dagli scienziati in questo pezzo di ricerca. In collaborazione con il Dr. Ugo Di Carlo e la Prof. Michela Mapelli dell'Università di Padova, hanno anche esplorato i vari canali di formazione di buchi neri di diverse masse, come stelle isolate, sistemi binari e ammassi stellari. Secondo il loro lavoro, i buchi neri stellari più massicci provengono principalmente da eventi dinamici negli ammassi stellari. In particolare, i ricercatori hanno dimostrato che tali eventi sono necessari per spiegare la funzione di massa della coalescenza dei buchi neri stimata dalle osservazioni delle onde gravitazionali dalla collaborazione LIGO/Virgo.

Lumen Boco, coautore dell'articolo, commenta: "Il nostro lavoro fornisce una solida teoria per la generazione di semi di luce per buchi neri (super)massicci ad alto redshift e può costituire un punto di partenza per indagare sull'origine dei "semi pesanti". ', che approfondiremo in un prossimo documento.

Prof. Andrea Lapi, relatore siciliano e coordinatore del dottorato di ricerca. in Astrofisica e Cosmologia presso la SISSA, aggiunge: "Questa ricerca è davvero multidisciplinare, copre aspetti e richiede competenze in astrofisica stellare, formazione ed evoluzione di galassie, onde gravitazionali e astrofisica multi-messaggero; come tale necessita di sforzi collaborativi da parte di vari membri di il gruppo SISSA Astrofisica e Cosmologia, e un forte networking con collaboratori esterni."

Il lavoro di Alex Sicilia avviene nell'ambito di un progetto di rete di formazione innovativa "BiD4BESt -- Big Data Application for Black Hole Evolution Studies" co-PIed dal Prof. Andrea Lapi della SISSA (H2020-MSCAITN-2019 Project 860744), che è stato finanziato dall'Unione Europea con circa 3,5 milioni di euro complessivi; coinvolge diversi partner accademici e industriali, per fornire dottorato di ricerca. formazione a 13 ricercatori in fase iniziale nell'area della formazione e dell'evoluzione dei buchi neri, sfruttando tecniche avanzate di data science.