우주에 존재하는 블랙홀은 4000경 개

큰 질량으로 인해 시공이 왜곡되어 빛조차 탈출할 수 없는 특이점이 존재하는 천체가 블랙홀입니다. 이탈리아의 연구기관인 International School for Advanced Studies(SISSA)의 연구팀이 관측 가능한 우주에 존재하는 항성 블랙홀의 수를 계산하여 그 수가 4000경 개에 달한다고 보고했습니다.

The Black Hole Mass Function Across Cosmic Times. I. Stellar Black Holes and Light Seed Distribution - IOPscience
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac34fb

How Many Black Holes Are in the Universe? 40,000,000,000,000,000,000
https://scitechdaily.com/how-many-black-holes-are-in-the-universe-40000000000000000000/

How Many Black Holes Are in the Universe? 40,000,000,000,000,000,000

Bad Astronomy | Black holes number in the quintillions in the entire Universe | SYFY WIRE
https://www.syfy.com/syfy-wire/bad-astronomy-black-holes-quintillions

There are 40 quintillion black holes in the observable Universe. More or less.

지구가 존재하는 우리은하에 속하는 별은 약 2000억 개로 추정합니다. 그 중에는 지구처럼 작은 별도 있고 태양의 100배 이상의 질량을 가지는 거대한 별도 존재합니다. 비율로 보면 태양보다 질량이 작은 별이 전체의 80% 정도이고 태양과 동등한 질량을 가진 별이 10% 정도, 태양보다 큰 질량을 가진 별이 10% 정도입니다.

이와 같이 우주의 단위 부피당 어떤 질량의 별이 어떤 빈도로 존재하는지를 나타내는 함수를 '별 질량함수'라고 부릅니다. 질량이 높은 별은 수명이 짧고 반대로 질량이 작은 별은 수명이 길기 때문에 별 질량함수는 시간에 따라 크게 변합니다. 또한 별은 우주에서 무한히 생성되는 것이 아니라 수소원자 등으로 구성된 가스구름에서 태어나는데 유한량이므로 은하에서 만들어지는 별의 수는 정해져 있습니다. 따라서 별 질량함수로 천체의 수를 추측할 수 있습니다.

그리고 블랙홀에 대해서도 이 별 질량함수를 적용하는 것은 가능합니다. 다만 거대한 질량을 가진 별이 폭발하여 생성되는 블랙홀은 탄생까지 매우 긴 시간이 걸리고 소멸되기까지 영원같은 시간이 걸린다는 것. 때로는 블랙홀끼리가 합체할 가능성도 있어서 통상의 천체와는 별 질량함수가 크게 다릅니다.

SISSA의 연구팀은 블랙홀의 질량분포를 밝히고 블랙홀의 별 질량함수를 특정하려고 노력했습니다. 얼마나 많은 질량의 블랙홀이 얼마나 존재하는지 그리고 그 존재비율이 시간에 따라 어떻게 변화하는지를 규명하면 우주나 은하에 대한 이해가 더욱 넓어집니다.

SISSA의 연구팀이 전용 소프트웨어로 계산을 실시한 결과로 태양의 5배~50배 질량을 가지는 블랙홀의 수는 시간이 지나도 거의 변화하지 않는다는 것을 알았다고 합니다. 또 블랙홀이 합체할 확률은 지금까지의 관측결과와 일치하는 것도 나타났습니다. 그리고 소프트웨어의 계산결과로 블랙홀의 수를 계산한 결과 지구를 중심으로 반경 465억 광년의 관측 가능한 우주에 포함되는 항성 블랙홀의 수는 40×10^18개 즉 4000경 개라는 결과가 나왔다고 연구팀은 보고했습니다.

덧붙여 이 4000경 개의 블랙홀을 모두 더하면 우주에 존재하는 물질 총 중량의 1% 가량이 포함되어 있는 것으로 추정하는데 실제로는 블랙홀 질량의 대부분이 암흑물질로 구성되어 있고 물질이 블랙홀의 질량을 구성하는 비율은 전체의 15% 정도라고 합니다.