การสำรวจสำมะโนประชากรใหม่ประมาณจำนวนช่องว่างของจักรวาลตามขนาดของดาราจักรและการแต่งหน้าทางช้างเผือกเต็มไปด้วยหลุมดำ — ประมาณ 100 ล้านหลุม
แต่ไม่มีเหตุผลที่จะต้องกลัว นักฟิสิกส์ Daniel Holz จากมหาวิทยาลัยชิคาโกกล่าวว่า “อาจฟังดูเป็นตัวเลขที่มาก แต่ตามมาตรฐานทางดาราศาสตร์แล้ว มันเป็นจำนวนที่ค่อนข้างน้อย ตัวอย่างเช่น จำนวนดาวในทางช้างเผือกนั้นใหญ่กว่าประมาณพันเท่า
นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เออร์ไวน์
ได้คำนวณประชากรหลุมดำของกาแลคซี่ โดยเป็นส่วนหนึ่งของการสำรวจสำมะโนประชากรใหม่ที่ประเมินจำนวนช่องว่างของจักรวาลในกาแลคซีขนาดใหญ่และขนาดเล็ก บทวิเคราะห์นี้เผยแพร่ในวารสาร Monthly Notices of the Royal Astronomical Society เพื่อ หาปริมาณหลุมดำมวลดาวฤกษ์ซึ่งก่อตัวเมื่อดาวฤกษ์ยุบตัวลง วัตถุดังกล่าวสามารถมีมวลได้หลายสิบเท่าของดวงอาทิตย์
ในการจัดทำรายการท้องฟ้า นักวิจัยได้รวมข้อมูลต่างๆ เกี่ยวกับดาวและกาแล็กซีเข้าด้วยกัน ขนาดและองค์ประกอบของดาว — สัดส่วนขององค์ประกอบหนักที่มันมีอยู่ — กำหนดว่ามันสามารถก่อตัวเป็นหลุมดำได้หรือไม่ และหลุมดำจะมีขนาดใหญ่เพียงใด และด้วยขนาดของกาแลคซี นักวิทยาศาสตร์สามารถประมาณจำนวนและคุณสมบัติของดาวภายในได้ ทำให้นักวิจัยสามารถอนุมานจำนวนหลุมดำและขนาดของพวกมันได้
หลุมดำมวลดาวดังกล่าวเป็นเป้าหมายของ Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO ซึ่งตรวจพบคลื่นโน้มถ่วงสามชุดจากการชนกันของหลุมดำ ( SN: 6/24/17, p. 6 ) เมื่อLIGO ทำการตรวจจับครั้งแรกนักฟิสิกส์บางคนคิดว่าหลุมดำที่รวมตัวกันนั้นมีขนาดใหญ่อย่างน่าประหลาดใจ แต่ละก้อนมีมวลประมาณ 30 เท่าของดวงอาทิตย์ ( SN: 3/5/16, p. 6 ) ปริศนานี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์เสนอต้นกำเนิดที่แปลกใหม่สำหรับหลุมดำของ LIGO ตัวอย่างเช่น ที่ก่อตัวขึ้นในช่วงวัยเด็กของจักรวาลแทนที่จะมาจากดาวที่ยุบตัว ( SN: 9/3/16, p. 8 )
แต่ผลการวิจัยใหม่ระบุว่าในทางช้างเผือกเพียงอย่างเดียว มีหลุมดำประมาณ 10 ล้านหลุมที่มีมวลอย่างน้อยก็มีขนาดใหญ่ นักฟิสิกส์ James Bullock ผู้เขียนร่วมการศึกษากล่าวว่า “คุณไม่จำเป็นต้องทำอะไรที่แปลกหรือผิดปกติเป็นพิเศษเพื่ออธิบายสัญญาณ LIGO”
นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Richard O’Shaughnessy จากสถาบันเทคโนโลยีโรเชสเตอร์ในนิวยอร์กไม่แปลกใจกับหลุมดำขนาดใหญ่ที่อุดมสมบูรณ์ แต่เขากล่าวว่างานใหม่นี้อาจใช้เพื่อปลอบใจนักวิจัยที่คิดว่าหลุมดำขนาดใหญ่ของ LIGO เป็นเรื่องแปลก “หวังว่าการนำเสนอแบบนี้จะทำให้แม้แต่ผู้คลางแคลงใจรู้ว่านี่เป็นเหตุผล”
การประมาณค่าจักรวาลที่ราบรื่นนั้นสมเหตุสมผล
เพราะเมื่อเรามองภาพรวม โดยเฉลี่ยเหนือโครงสร้างของกระจุกดาราจักรและช่องว่าง จักรวาลจะมีความสม่ำเสมออย่างน่าทึ่ง คล้ายกับวิธีที่ซุป minestrone หนึ่งช้อนเต็มอาจเป็นน้ำซุปหรือส่วนใหญ่เป็นถั่ว แต่อัตราส่วนระหว่างถั่วกับน้ำซุปโดยรวมจะตรงกันจากชามหนึ่งชาม
ในปีพ.ศ. 2541 นักจักรวาลวิทยาเปิดเผยว่าไม่เพียงแต่เอกภพขยายตัวเท่านั้น แต่ยังขยายตัวอย่างรวดเร็วอีกด้วย ( SN: 2/2/08, p. 74 ) การสังเกตการณ์ดาวระเบิดที่อยู่ห่างไกลหรือซุปเปอร์โนวา ระบุว่าช่องว่างระหว่างเรากับพวกมันกำลังขยายตัวขึ้นเรื่อยๆ แต่แรงโน้มถ่วงควรชะลอการขยายตัวของเอกภพซึ่งเต็มไปด้วยสสารอย่างสม่ำเสมอ เพื่ออธิบายความเร่งที่สังเกตได้ นักวิทยาศาสตร์ต้องการส่วนผสมอื่น ส่วนผสมหนึ่งที่จะเร่งการขยายตัว ดังนั้นพวกเขาจึงเพิ่มพลังงานมืดลงในโครงร่างจักรวาลที่ราบรื่น
ตอนนี้ นักจักรวาลวิทยาหลายคนปฏิบัติตามสูตรพื้นฐานในการจำลองจักรวาล โดยปฏิบัติต่อจักรวาลราวกับว่ามันถูกขับผ่านเครื่องปั่นในจินตนาการเพื่อทำให้ก้อนของมันเรียบ เติมพลังงานมืด และคำนวณการขยายตัวผ่านทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ที่ด้านบนของสารละลายที่ขยายตัว นักวิทยาศาสตร์เพิ่มกระจุกและติดตามการเติบโตของพวกมันโดยใช้การประมาณ เช่น ความโน้มถ่วงของนิวตัน ซึ่งทำให้การคำนวณง่ายขึ้น
ในสถานการณ์ส่วนใหญ่ แรงโน้มถ่วงของนิวตันและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปจะใกล้เคียงกัน ขว้างลูกบอลขณะยืนอยู่บนพื้นผิวโลก และไม่ว่าคุณจะใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปหรือกลไกของนิวตันในการคำนวณว่าลูกบอลจะตกลงไปที่ใด คุณจะได้คำตอบแบบเดียวกัน แต่มีความแตกต่างที่ลึกซึ้ง ในแรงโน้มถ่วงของนิวตัน สสารดึงดูดสสารอื่นโดยตรง ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป แรงโน้มถ่วงเป็นผลมาจากสสารและพลังงานแปรปรวนกาลอวกาศทำให้เกิดเส้นโค้งที่เปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ของวัตถุ ( SN: 10/17/15, p. 16 ) ทฤษฎีทั้งสองแตกต่างกันในสภาพแวดล้อมที่มีแรงโน้มถ่วงมาก ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ตัวอย่างเช่น หลุมดำขนาดใหญ่จะทำให้เกิดหลุมที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ซึ่งหมุนวนในแสงและสสาร ( SN: 5/31/14, p. 16). คำถามก็คือว่าความแตกต่างระหว่างสองทฤษฎีนี้มีผลกระทบต่อการจำลองจักรวาลเป็นก้อนหรือไม่
นักจักรวาลวิทยาส่วนใหญ่พอใจกับการจำลองสถานการณ์ที่เป็นอยู่เพราะการสังเกตท้องฟ้าดูเหมือนจะเข้ากันได้อย่างประณีตเหมือนชิ้นส่วนจิ๊กซอว์ที่เชื่อมต่อกัน การคาดคะเนตามกรอบมาตรฐานเห็นพ้องต้องกันเป็นอย่างดีกับการสังเกตพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิก ซึ่งเป็นแสงโบราณที่ปล่อยออกมาเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 380,000 ปี ( SN: 3/21/15, p. 7 ) และการวัดค่าพารามิเตอร์ทางจักรวาล เช่น เศษส่วนของพลังงานมืดและสสาร โดยทั่วไปจะมีความสอดคล้องกัน ไม่ว่าจะสร้างขึ้นโดยใช้แสงจากกาแลคซี่หรือพื้นหลังไมโครเวฟในจักรวาล
