¿Cuántos agujeros negros ultramasivos deberían agregarse a un mapa de agujeros negros conocidos?

El verdadero número de agujeros negros ultramasivos

Natarajan & Treister 2008 , al explorar la distribución de masa de los agujeros negros muy masivos, determinaron a partir de las emisiones de rayos X de las poblaciones de núcleos galácticos activos (AGN) que, en distancias cosmológicas, la densidad media de agujeros negros ultramasivos debería ser al menos$\sim3\times10^{-6}$por megaparsec cúbico. Si simplemente multiplicamos esto por el volumen deseado, encontramos que una esfera de mil millones de años luz de radio debería albergar

También debo señalar que los autores describen su densidad como una estimación "conservadora" basada en predicciones de tasas de acreción de agujeros negros supermasivos. Por otro lado, es posible que sobreestimaran el comportamiento de los UMBH de gran masa, pero afirman que esto es poco probable.

El número de agujeros negros ultramasivos en tu mapa

Ahora, ¿cuántas UMBH debe incluir en su mapa? Bueno, podrían ser todos ellos, si quieres. Una civilización omnipotente capaz de viajar lo suficientemente lejos como para necesitar un mapa tan grande podría haber encontrado y cartografiado todos estos agujeros negros ultramasivos. Por otro lado, tenga en cuenta que esto abarca un área de 2 mil millones de años luz de diámetro. ¡Eso es mucho espacio! En realidad, es poco probable que los cartógrafos los hayan encontrado a todos. Así que tienes cierto margen de maniobra; podría poner solo 100 o 200, y dejar en claro que el mapa solo incluye UMBH conocidos.

La distribución de masas de agujeros negros ultramasivos

Parece que las masas SMBH y UMBH siguen una ley de doble potencia. El punto donde la distribución masiva se rompe de una de esas leyes de potencia a la otra parece ocurrir alrededor de una masa de$M_{\text{BH}}\approx10^{8.5}$, momento en el que desciende bruscamente. Aquí hay un gráfico de Natarajan & Treister, que muestra la cantidad$M_{\text{BH}}\frac{dN}{dM_{\text{BH}}}$en función de la masa del agujero negro, con cuatro curvas diferentes que representan la distribución de las distribuciones de velocidad galáctica (línea continua) y tres valores diferentes de eficiencia de acreción (líneas punteadas,$\epsilon=0.1, 0.05, 0.5$):

Jugué un poco y observé un ajuste a una distribución de ley de doble potencia en todo el rango de masas que consideraron los autores ($10^6M_{\odot}<M_{\text{BH}}<10^{10}M_{\odot}$). el resultado parece

A partir de esto, puedes encontrar$\frac{dN}{dM_{\text{BH}}}$y luego integre numéricamente para encontrar la fracción de UMBH que se encuentran en un rango dado.

Notas varias

Hay un par de otros puntos que quería mencionar.

• Los agujeros negros supermasivos nunca resultan del colapso de una sola estrella. Los astrónomos se dividen entre los modelos de arriba hacia abajo (el colapso de una nube primordial muy masiva) y de abajo hacia arriba (la fusión de agujeros negros más pequeños), pero incluso en el universo primitivo, no se podían encontrar estrellas con un millón de masas. ¡del sol!
• Me sorprendería si hay muchos casos en los que un núcleo galáctico está dominado por emisiones no causadas por el agujero negro supermasivo central. Los LINER pueden ser un contraejemplo, si la emisión intensa se debe a la formación de estrellas, pero presumiblemente ese sería un caso extremo.

Yo diría que entre tres y quince. Después de todo, creo que existe ese número dentro de los mil millones de años luz del Sol. Holmberg 15A y NGC 1281 son buenos ejemplos. Pero como estás construyendo un mundo, podrías hacer cualquier número e incluso colocar un agujero negro ultramasivo dentro de tu galaxia.