多少恒星成黑洞？4000亿亿个！
#高科技 新技术# 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”黑洞生长起来的，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。
黑洞，宇宙中最神秘的天体之一，它的起源和形成讲述着宇宙的过去和未来。黑洞在宇宙中占比多少？对宇宙有多大影响？科学家一直在寻找答案。
不久前，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。
“恒星级质量黑洞是大质量恒星演化到终结的产物，它的数量中隐含着恒星、双星形成和演化以及星系形成和演化的信息。”华中科技大学物理学院教授雷卫华表示，研究这些黑洞的数量和质量分布，对于理解星系和宇宙的结构及演化具有重要意义，因此宇宙中究竟有多少个黑洞，也是现代天体物理学和宇宙学领域最希望解决的问题之一。
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。
那么，宇宙中是否存在几千到百万倍太阳质量的中等质量黑洞？雷卫华表示目前也只有一些观测上的初步证据，实际中等质量黑洞是否存在尚不清楚。但是，对于解释一些出现在早期宇宙（宇宙诞生后8亿年内）中超过10亿倍太阳质量的黑洞来说，中等质量黑洞的存在具有决定性意义。未来空间引力波探测或许会给出答案，告诉我们到底有没有中等质量黑洞，以及有多少中等质量黑洞。
雷卫华介绍，随着望远镜探测能力不断提升，人类对宇宙的探测越来越深，与黑洞相关的很多现象都发生在宇宙学尺度，科学家观测这些现象所获得的天体性质也是在宇宙尺度上的，“估算跨越宇宙演化历程的黑洞分布和数量对于解释超大质量黑洞具有决定性作用，对天体物理研究是非常有意义的。”雷卫华说。
黑洞无法直接观测该如何计数
黑洞引力非常大，无论是物质还是辐射，甚至光都难以从黑洞内部逃脱，也正因为如此，人类无法直接看到它们。科研人员表示，黑洞无法直接观测，但可以借由一些间接方式得知黑洞的存在与质量。例如，借由物体被黑洞吸入前因黑洞引力带来的加速度而导致的摩擦放出的射线信息，可以推测出黑洞的存在，也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹来获取黑洞的位置以及质量。
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。
雷卫华解释，具体而言，首先需要基于已有的观测知识给出宇宙演化历程中星系的性质，其中包括会对恒星和双星演化产生显著影响的恒星形成率、恒星质量分布和金属丰度分布等物理量。其次，利用代码来追踪这些恒星或双星的演化过程。
“只有那些大质量的恒星才能在其生命尽头发生超新星爆发并坍缩为黑洞，对于双星系统，其伴星可能在演化中已经被抛射出去或被摧毁，演化为孤立黑洞，也有可能形成双黑洞系统，并辐射引力波。”雷卫华说，这项计算还考虑了双黑洞系统由于辐射引力波而最终并合形成更大质量黑洞，从而导致黑洞的质量分布变化的情况。
基于黑洞质量分布的估计，虽然得到宇宙中黑洞的数量大得惊人，但其总质量仍只占宇宙中普通物质的1%左右。其中，超大质量黑洞所占更少。雷卫华解释，通常一个星系只有一个超大质量黑洞，这表明大部分的普通物质仍存在于星云中，这里是恒星诞生的地方。这些普通物质将继续驱动着恒星的诞生和演化，并影响星系的结构和演化。
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。
雷卫华说，恒星级质量黑洞是明亮X射线源、超新星爆发、短时标伽马射线暴和千新星等高能天体物理现象的中心天体，了解黑洞的数量和质量分布，会加深我们对这些天体现象及其物理本质的理解，对这些剧烈爆发事件的发生做出预判。而这些高能现象也是生产宇宙中重元素的“工厂”，对人类进一步理解生命的起源也至关重要。
此外，双黑洞系统是重要的低频和高频引力波源，是“天琴”“太极”等空间引力波探测器和地面引力波探测器的目标源，对黑洞分布的进一步了解，将帮助人类在更高精度研究黑洞物理、限制宇宙学参数，以及检验引力理论。
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。科技日报（记者 吴纯新 符晓波） https://t.cn/8F6vCbO
#高科技 新技术# 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”黑洞生长起来的，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。
黑洞，宇宙中最神秘的天体之一，它的起源和形成讲述着宇宙的过去和未来。黑洞在宇宙中占比多少？对宇宙有多大影响？科学家一直在寻找答案。
不久前，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。
“恒星级质量黑洞是大质量恒星演化到终结的产物，它的数量中隐含着恒星、双星形成和演化以及星系形成和演化的信息。”华中科技大学物理学院教授雷卫华表示，研究这些黑洞的数量和质量分布，对于理解星系和宇宙的结构及演化具有重要意义，因此宇宙中究竟有多少个黑洞，也是现代天体物理学和宇宙学领域最希望解决的问题之一。
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。
那么，宇宙中是否存在几千到百万倍太阳质量的中等质量黑洞？雷卫华表示目前也只有一些观测上的初步证据，实际中等质量黑洞是否存在尚不清楚。但是，对于解释一些出现在早期宇宙（宇宙诞生后8亿年内）中超过10亿倍太阳质量的黑洞来说，中等质量黑洞的存在具有决定性意义。未来空间引力波探测或许会给出答案，告诉我们到底有没有中等质量黑洞，以及有多少中等质量黑洞。
雷卫华介绍，随着望远镜探测能力不断提升，人类对宇宙的探测越来越深，与黑洞相关的很多现象都发生在宇宙学尺度，科学家观测这些现象所获得的天体性质也是在宇宙尺度上的，“估算跨越宇宙演化历程的黑洞分布和数量对于解释超大质量黑洞具有决定性作用，对天体物理研究是非常有意义的。”雷卫华说。
黑洞无法直接观测该如何计数
黑洞引力非常大，无论是物质还是辐射，甚至光都难以从黑洞内部逃脱，也正因为如此，人类无法直接看到它们。科研人员表示，黑洞无法直接观测，但可以借由一些间接方式得知黑洞的存在与质量。例如，借由物体被黑洞吸入前因黑洞引力带来的加速度而导致的摩擦放出的射线信息，可以推测出黑洞的存在，也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹来获取黑洞的位置以及质量。
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。
雷卫华解释，具体而言，首先需要基于已有的观测知识给出宇宙演化历程中星系的性质，其中包括会对恒星和双星演化产生显著影响的恒星形成率、恒星质量分布和金属丰度分布等物理量。其次，利用代码来追踪这些恒星或双星的演化过程。
“只有那些大质量的恒星才能在其生命尽头发生超新星爆发并坍缩为黑洞，对于双星系统，其伴星可能在演化中已经被抛射出去或被摧毁，演化为孤立黑洞，也有可能形成双黑洞系统，并辐射引力波。”雷卫华说，这项计算还考虑了双黑洞系统由于辐射引力波而最终并合形成更大质量黑洞，从而导致黑洞的质量分布变化的情况。
基于黑洞质量分布的估计，虽然得到宇宙中黑洞的数量大得惊人，但其总质量仍只占宇宙中普通物质的1%左右。其中，超大质量黑洞所占更少。雷卫华解释，通常一个星系只有一个超大质量黑洞，这表明大部分的普通物质仍存在于星云中，这里是恒星诞生的地方。这些普通物质将继续驱动着恒星的诞生和演化，并影响星系的结构和演化。
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。
雷卫华说，恒星级质量黑洞是明亮X射线源、超新星爆发、短时标伽马射线暴和千新星等高能天体物理现象的中心天体，了解黑洞的数量和质量分布，会加深我们对这些天体现象及其物理本质的理解，对这些剧烈爆发事件的发生做出预判。而这些高能现象也是生产宇宙中重元素的“工厂”，对人类进一步理解生命的起源也至关重要。
此外，双黑洞系统是重要的低频和高频引力波源，是“天琴”“太极”等空间引力波探测器和地面引力波探测器的目标源，对黑洞分布的进一步了解，将帮助人类在更高精度研究黑洞物理、限制宇宙学参数，以及检验引力理论。
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。科技日报（记者 吴纯新 符晓波） https://t.cn/8F6vCbO
多少恒星成黑洞？4000亿亿个！
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”黑洞生长起来的，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。
黑洞，宇宙中最神秘的天体之一，它的起源和形成讲述着宇宙的过去和未来。黑洞在宇宙中占比多少？对宇宙有多大影响？科学家一直在寻找答案。
不久前，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。
“恒星级质量黑洞是大质量恒星演化到终结的产物，它的数量中隐含着恒星、双星形成和演化以及星系形成和演化的信息。”华中科技大学物理学院教授雷卫华表示，研究这些黑洞的数量和质量分布，对于理解星系和宇宙的结构及演化具有重要意义，因此宇宙中究竟有多少个黑洞，也是现代天体物理学和宇宙学领域最希望解决的问题之一。
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。
那么，宇宙中是否存在几千到百万倍太阳质量的中等质量黑洞？雷卫华表示目前也只有一些观测上的初步证据，实际中等质量黑洞是否存在尚不清楚。但是，对于解释一些出现在早期宇宙（宇宙诞生后8亿年内）中超过10亿倍太阳质量的黑洞来说，中等质量黑洞的存在具有决定性意义。未来空间引力波探测或许会给出答案，告诉我们到底有没有中等质量黑洞，以及有多少中等质量黑洞。
雷卫华介绍，随着望远镜探测能力不断提升，人类对宇宙的探测越来越深，与黑洞相关的很多现象都发生在宇宙学尺度，科学家观测这些现象所获得的天体性质也是在宇宙尺度上的，“估算跨越宇宙演化历程的黑洞分布和数量对于解释超大质量黑洞具有决定性作用，对天体物理研究是非常有意义的。”雷卫华说。
黑洞无法直接观测该如何计数
黑洞引力非常大，无论是物质还是辐射，甚至光都难以从黑洞内部逃脱，也正因为如此，人类无法直接看到它们。科研人员表示，黑洞无法直接观测，但可以借由一些间接方式得知黑洞的存在与质量。例如，借由物体被黑洞吸入前因黑洞引力带来的加速度而导致的摩擦放出的射线信息，可以推测出黑洞的存在，也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹来获取黑洞的位置以及质量。
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。
雷卫华解释，具体而言，首先需要基于已有的观测知识给出宇宙演化历程中星系的性质，其中包括会对恒星和双星演化产生显著影响的恒星形成率、恒星质量分布和金属丰度分布等物理量。其次，利用代码来追踪这些恒星或双星的演化过程。
“只有那些大质量的恒星才能在其生命尽头发生超新星爆发并坍缩为黑洞，对于双星系统，其伴星可能在演化中已经被抛射出去或被摧毁，演化为孤立黑洞，也有可能形成双黑洞系统，并辐射引力波。”雷卫华说，这项计算还考虑了双黑洞系统由于辐射引力波而最终并合形成更大质量黑洞，从而导致黑洞的质量分布变化的情况。
基于黑洞质量分布的估计，虽然得到宇宙中黑洞的数量大得惊人，但其总质量仍只占宇宙中普通物质的1%左右。其中，超大质量黑洞所占更少。雷卫华解释，通常一个星系只有一个超大质量黑洞，这表明大部分的普通物质仍存在于星云中，这里是恒星诞生的地方。这些普通物质将继续驱动着恒星的诞生和演化，并影响星系的结构和演化。
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。
雷卫华说，恒星级质量黑洞是明亮X射线源、超新星爆发、短时标伽马射线暴和千新星等高能天体物理现象的中心天体，了解黑洞的数量和质量分布，会加深我们对这些天体现象及其物理本质的理解，对这些剧烈爆发事件的发生做出预判。而这些高能现象也是生产宇宙中重元素的“工厂”，对人类进一步理解生命的起源也至关重要。
此外，双黑洞系统是重要的低频和高频引力波源，是“天琴”“太极”等空间引力波探测器和地面引力波探测器的目标源，对黑洞分布的进一步了解，将帮助人类在更高精度研究黑洞物理、限制宇宙学参数，以及检验引力理论。
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。
来源：科技日报
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”黑洞生长起来的，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。
黑洞，宇宙中最神秘的天体之一，它的起源和形成讲述着宇宙的过去和未来。黑洞在宇宙中占比多少？对宇宙有多大影响？科学家一直在寻找答案。
不久前，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。
“恒星级质量黑洞是大质量恒星演化到终结的产物，它的数量中隐含着恒星、双星形成和演化以及星系形成和演化的信息。”华中科技大学物理学院教授雷卫华表示，研究这些黑洞的数量和质量分布，对于理解星系和宇宙的结构及演化具有重要意义，因此宇宙中究竟有多少个黑洞，也是现代天体物理学和宇宙学领域最希望解决的问题之一。
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。
那么，宇宙中是否存在几千到百万倍太阳质量的中等质量黑洞？雷卫华表示目前也只有一些观测上的初步证据，实际中等质量黑洞是否存在尚不清楚。但是，对于解释一些出现在早期宇宙（宇宙诞生后8亿年内）中超过10亿倍太阳质量的黑洞来说，中等质量黑洞的存在具有决定性意义。未来空间引力波探测或许会给出答案，告诉我们到底有没有中等质量黑洞，以及有多少中等质量黑洞。
雷卫华介绍，随着望远镜探测能力不断提升，人类对宇宙的探测越来越深，与黑洞相关的很多现象都发生在宇宙学尺度，科学家观测这些现象所获得的天体性质也是在宇宙尺度上的，“估算跨越宇宙演化历程的黑洞分布和数量对于解释超大质量黑洞具有决定性作用，对天体物理研究是非常有意义的。”雷卫华说。
黑洞无法直接观测该如何计数
黑洞引力非常大，无论是物质还是辐射，甚至光都难以从黑洞内部逃脱，也正因为如此，人类无法直接看到它们。科研人员表示，黑洞无法直接观测，但可以借由一些间接方式得知黑洞的存在与质量。例如，借由物体被黑洞吸入前因黑洞引力带来的加速度而导致的摩擦放出的射线信息，可以推测出黑洞的存在，也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹来获取黑洞的位置以及质量。
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。
雷卫华解释，具体而言，首先需要基于已有的观测知识给出宇宙演化历程中星系的性质，其中包括会对恒星和双星演化产生显著影响的恒星形成率、恒星质量分布和金属丰度分布等物理量。其次，利用代码来追踪这些恒星或双星的演化过程。
“只有那些大质量的恒星才能在其生命尽头发生超新星爆发并坍缩为黑洞，对于双星系统，其伴星可能在演化中已经被抛射出去或被摧毁，演化为孤立黑洞，也有可能形成双黑洞系统，并辐射引力波。”雷卫华说，这项计算还考虑了双黑洞系统由于辐射引力波而最终并合形成更大质量黑洞，从而导致黑洞的质量分布变化的情况。
基于黑洞质量分布的估计，虽然得到宇宙中黑洞的数量大得惊人，但其总质量仍只占宇宙中普通物质的1%左右。其中，超大质量黑洞所占更少。雷卫华解释，通常一个星系只有一个超大质量黑洞，这表明大部分的普通物质仍存在于星云中，这里是恒星诞生的地方。这些普通物质将继续驱动着恒星的诞生和演化，并影响星系的结构和演化。
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。
雷卫华说，恒星级质量黑洞是明亮X射线源、超新星爆发、短时标伽马射线暴和千新星等高能天体物理现象的中心天体，了解黑洞的数量和质量分布，会加深我们对这些天体现象及其物理本质的理解，对这些剧烈爆发事件的发生做出预判。而这些高能现象也是生产宇宙中重元素的“工厂”，对人类进一步理解生命的起源也至关重要。
此外，双黑洞系统是重要的低频和高频引力波源，是“天琴”“太极”等空间引力波探测器和地面引力波探测器的目标源，对黑洞分布的进一步了解，将帮助人类在更高精度研究黑洞物理、限制宇宙学参数，以及检验引力理论。
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。
来源：科技日报
血气分析超完备攻略！
1、根据血气分析可将呼吸衰竭分为Ⅰ型呼吸衰竭和Ⅱ型呼吸衰竭，其标准如下：
①海平面平静呼吸空气条件下：
Ⅰ型呼吸衰竭：肺泡氧分压（PaO2）＜60mmHg ，动脉血二氧化碳分压（PaCO2）正常或下降；
Ⅱ型呼吸衰竭：PaO2＜60mmHg，PaCO2＞50mmHg 。
②吸氧气（O2）条件下判断有无呼吸衰竭可见于以下两种情况：
若PaCO2＞50mmHg，PaO2＞60mmHg；可判断为吸O2条件下Ⅱ型呼吸衰竭；
若PaCO2＜50mmHg ，PaO2＞60mmHg ，可计算氧合指数，其公式为：氧合指数（PaO2/FiO2）＜300mmHg；提示：呼吸衰竭。
2、血气分析用于判断酸碱失衡
单纯性酸碱失衡（SABD）类型：
呼吸性酸中毒（呼酸）；
呼吸性碱中毒（呼碱）；
代谢性酸中毒（代酸）；
代谢性碱中毒（代碱）。
混合型酸碱失衡（MABD）类型：
呼酸并代酸；
呼酸并代碱；
呼碱并代酸；
呼碱并代碱。
新的混合性酸碱失衡类型：
混合性代酸[高阴离子间隙（AG）代酸＋高氯离子（Cl-）性代酸]；
代碱并代酸：①代碱并高AG代酸；②代碱并高Cl-性代酸；
三重酸碱失衡（TABD）包括：①呼酸型三重酸碱失衡；②呼碱型三重酸碱失衡。
判断前，先认识这些常用指标
1、氢离子浓度指数（pH）
指体液内氢离子浓度的反对数即pH=Log1/H+ ，是反映体液总酸度的指标，受呼吸和代谢因素共同影响。
正常值：动脉血pH7.35～7.45，平均值7.40，静脉血pH较动脉血低0.03～0.05。
pH＜7.35时为酸血症；
pH＞7.45时为碱血症。
2、二氧化碳分压（PCO2）
血浆中物理溶解的二氧化碳（CO2）分子所产生的压力称PCO2。
正常值：动脉血35～45mmHg，平均值40mmHg，静脉血较动脉血高5～7mmHg；PCO2是酸碱平衡呼吸因素的唯一指标。
PCO2＞45mmHg时，为呼酸、代碱的呼吸代偿；
PCO2＜35mmHg时，为呼碱、代酸的呼吸代偿。
3、碳酸氢根（HCO3-）
即实际碳酸氢盐（AB）：是指隔绝空气的血液标本在实验条件下所测的血浆HCO3-值。
正常值：22～27mmol/L，平均值：24mmol/L，动、静脉血HCO3-大致相等；它是反映酸碱平衡代谢因素的指标。
HCO3-＜22mmol/L，可见于代酸或呼碱代偿；
HCO3-＞27mmol/L，可见于代碱或呼酸代偿。
4、标准碳酸氢盐（SB）
在标准条件下 [PCO240mmHg、血红蛋白（Hb）完全饱和、温度37℃] 测得的HCO3-值，它是反映酸碱平衡代谢因素的指标。
正常值：22～27mmol/L，平均值：24mmol/L，正常情况下AB＝SB；
AB↑＞SB↑见于代碱或呼酸代偿；
AB↓＜SB↓见于代酸或呼碱代偿。
5、AG
AG= Na+ -（ HCO3- + Cl- ）；反映了未测阳离子和未测阴离子之差。
AG升高的最常见原因是体内存在过多的阴离子，即乳酸根、丙酮酸根、磷酸根及硫酸根等。这些未测定阴离子在体内堆积，必定要取代HCO3-的 ，使HCO3-下降，称之为高AG代酸。
AG可判断六型酸碱失衡：高AG代酸、代碱并高AG代酸、混合性代酸、呼酸并高AG代酸、呼碱并高AG代酸、三重酸碱失衡。
正常范围AG正常值是8～16mmol/L。
6、碱剩余（BE）
它是表示血浆碱储量增加或减少的量，是反映酸碱失衡代谢性因素的指标。
正常范围±3mmol/L；平均为0。
BE正值时表示缓冲碱增加；BE负值时表示缓冲碱减少或缺失。
7、血氧分压（PO2）
PO2是指血浆中物理溶解的O2分子所产生的压力。
PaO2正常值80～100mmHg，其正常值随着年龄增加而下降；预计 PaO2值（mmHg）＝102－0.33×年龄±10.0
静脉氧分压（PvO2）：40mmHg
8、血氧饱和度（SO2）
SO2是指血红蛋白实际上所结合的氧含量被全部血红蛋白能够结合的氧除得的百分率。
正常范围为95％～99％。
PCO2作为判定呼吸性酸碱失衡的指标，pH作为血液酸碱度的指标，判定代谢性酸碱失衡的指标尚无一致意见。主张用HCO3-，或BE作为判断标准。
快速判断！
1、分清原发与继发（代偿）变化：
酸碱失衡代偿必须遵循下述规律。
HCO3-、PCO2任何一个变量的原发变化均可引起另一个变量的同向代偿变化，即：
原发HCO3-升高，必有代偿的PCO2升高；
原发HCO3-下降，必有代偿PCO2下降。反之亦相同。
2、原发失衡变化必大于代偿变化，归纳为三个结论：
①原发失衡决定了pH值是偏碱抑或偏酸；
②HCO3-和PCO2呈相反变化，必有混合性酸碱失衡存在；
③PCO2和HCO3-明显异常同时伴pH 正常，应考虑有混合性酸碱失衡存在。
单纯性酸碱失衡的pH是由原发失衡所决定的。如果：pH＜7.40，提示原发失衡可能为酸中毒；pH＞7.40，原发失衡可能为碱中毒。
一旦HCO3-和PCO2呈相反方向变化，必定为混合性性酸碱失衡，临床上常见有以下三种情况：①PaCO2升高同时伴HCO3-下降，肯定为呼酸合并代酸；②PaCO2下降同时伴HCO3-升高，肯定为呼碱并代碱；③PaCO2和HCO3-明显异常同时伴pH正常，应考虑有混合性酸碱失衡的可能。
3、部分混合性酸碱失衡（以PCO2与HCO3-同时升高或者同时下降）的判断需要用单纯性酸碱失衡预计代偿公式、AG和潜在HCO3-。
图片
潜在HCO3-：高AG代酸（继发性HCO3-降低）掩盖HCO3-升高，潜在HCO3-=实测HCO3-+△AG，即无高AG代酸时，体内应有的HCO3-值。
意义：①排除并存高AG代酸对HCO3-掩盖作用，正确反映高AG代酸时等量的HCO3-下降；②揭示被高AG代酸掩盖的代碱和三重酸碱失衡中代碱的存在。
4、正确使用公式必须要遵从以下步骤：
①必须首先通过动脉血pH、PCO2、HCO3-三个参数，并结合临床确定原发失衡；
②根据原发失衡选用合适公式；
③将公式计算所得结果与实测HCO3-或PCO2相比作出判断，凡落在公式计算代偿范围内判断为单纯性酸碱失衡，落在范围外判断为混合性酸碱失衡；
④若为并发高AG代酸的混合性酸碱失衡，则应计算潜在HCO3-，将潜在HCO3-替代实测HCO3-与公式计算所得的预计HCO3-相比。
临床上使用动脉血气判断酸碱失衡必须结合临床表现、其他检查及动脉血气动态变化。
5、TABD 的判断：
必须联合使用预计代偿公式、AG和潜在HCO3- 。其判断步骤可分为以下三步：
①首先要确定呼吸性酸碱失衡类型，选用呼酸或呼碱预计代偿公式，计算HCO3-代偿范围；
②计算AG，判断是否并发高AG代酸。TABD中代酸一定为高AG代酸；
③应用潜在HCO3-判断代碱，即将潜在HCO3-与呼酸或呼碱预计代偿公式计算所得HCO3-代偿范围相比。
6、混合性酸碱失衡的处理：
①积极地治疗原发疾病；
②同时纠正两种或三种原发酸碱失衡；
③维持pH值在相对正常范围，不宜补过多的酸性或碱性药物，补充碱性药物的原则：当pH＜7.20时，可在积极治疗原发病同时适当补碱，高AG代酸和高氯性代酸复合，每次宜补5%碳酸氢钠150～250ml；而呼酸并代酸时，每次补5%碳酸氢钠80～100ml为宜。最好在动脉血气监测下，酌情调整补碱量；
④同时兼顾纠正电解质紊乱；
⑤注意纠正低氧血症。
1、根据血气分析可将呼吸衰竭分为Ⅰ型呼吸衰竭和Ⅱ型呼吸衰竭，其标准如下：
①海平面平静呼吸空气条件下：
Ⅰ型呼吸衰竭：肺泡氧分压（PaO2）＜60mmHg ，动脉血二氧化碳分压（PaCO2）正常或下降；
Ⅱ型呼吸衰竭：PaO2＜60mmHg，PaCO2＞50mmHg 。
②吸氧气（O2）条件下判断有无呼吸衰竭可见于以下两种情况：
若PaCO2＞50mmHg，PaO2＞60mmHg；可判断为吸O2条件下Ⅱ型呼吸衰竭；
若PaCO2＜50mmHg ，PaO2＞60mmHg ，可计算氧合指数，其公式为：氧合指数（PaO2/FiO2）＜300mmHg；提示：呼吸衰竭。
2、血气分析用于判断酸碱失衡
单纯性酸碱失衡（SABD）类型：
呼吸性酸中毒（呼酸）；
呼吸性碱中毒（呼碱）；
代谢性酸中毒（代酸）；
代谢性碱中毒（代碱）。
混合型酸碱失衡（MABD）类型：
呼酸并代酸；
呼酸并代碱；
呼碱并代酸；
呼碱并代碱。
新的混合性酸碱失衡类型：
混合性代酸[高阴离子间隙（AG）代酸＋高氯离子（Cl-）性代酸]；
代碱并代酸：①代碱并高AG代酸；②代碱并高Cl-性代酸；
三重酸碱失衡（TABD）包括：①呼酸型三重酸碱失衡；②呼碱型三重酸碱失衡。
判断前，先认识这些常用指标
1、氢离子浓度指数（pH）
指体液内氢离子浓度的反对数即pH=Log1/H+ ，是反映体液总酸度的指标，受呼吸和代谢因素共同影响。
正常值：动脉血pH7.35～7.45，平均值7.40，静脉血pH较动脉血低0.03～0.05。
pH＜7.35时为酸血症；
pH＞7.45时为碱血症。
2、二氧化碳分压（PCO2）
血浆中物理溶解的二氧化碳（CO2）分子所产生的压力称PCO2。
正常值：动脉血35～45mmHg，平均值40mmHg，静脉血较动脉血高5～7mmHg；PCO2是酸碱平衡呼吸因素的唯一指标。
PCO2＞45mmHg时，为呼酸、代碱的呼吸代偿；
PCO2＜35mmHg时，为呼碱、代酸的呼吸代偿。
3、碳酸氢根（HCO3-）
即实际碳酸氢盐（AB）：是指隔绝空气的血液标本在实验条件下所测的血浆HCO3-值。
正常值：22～27mmol/L，平均值：24mmol/L，动、静脉血HCO3-大致相等；它是反映酸碱平衡代谢因素的指标。
HCO3-＜22mmol/L，可见于代酸或呼碱代偿；
HCO3-＞27mmol/L，可见于代碱或呼酸代偿。
4、标准碳酸氢盐（SB）
在标准条件下 [PCO240mmHg、血红蛋白（Hb）完全饱和、温度37℃] 测得的HCO3-值，它是反映酸碱平衡代谢因素的指标。
正常值：22～27mmol/L，平均值：24mmol/L，正常情况下AB＝SB；
AB↑＞SB↑见于代碱或呼酸代偿；
AB↓＜SB↓见于代酸或呼碱代偿。
5、AG
AG= Na+ -（ HCO3- + Cl- ）；反映了未测阳离子和未测阴离子之差。
AG升高的最常见原因是体内存在过多的阴离子，即乳酸根、丙酮酸根、磷酸根及硫酸根等。这些未测定阴离子在体内堆积，必定要取代HCO3-的 ，使HCO3-下降，称之为高AG代酸。
AG可判断六型酸碱失衡：高AG代酸、代碱并高AG代酸、混合性代酸、呼酸并高AG代酸、呼碱并高AG代酸、三重酸碱失衡。
正常范围AG正常值是8～16mmol/L。
6、碱剩余（BE）
它是表示血浆碱储量增加或减少的量，是反映酸碱失衡代谢性因素的指标。
正常范围±3mmol/L；平均为0。
BE正值时表示缓冲碱增加；BE负值时表示缓冲碱减少或缺失。
7、血氧分压（PO2）
PO2是指血浆中物理溶解的O2分子所产生的压力。
PaO2正常值80～100mmHg，其正常值随着年龄增加而下降；预计 PaO2值（mmHg）＝102－0.33×年龄±10.0
静脉氧分压（PvO2）：40mmHg
8、血氧饱和度（SO2）
SO2是指血红蛋白实际上所结合的氧含量被全部血红蛋白能够结合的氧除得的百分率。
正常范围为95％～99％。
PCO2作为判定呼吸性酸碱失衡的指标，pH作为血液酸碱度的指标，判定代谢性酸碱失衡的指标尚无一致意见。主张用HCO3-，或BE作为判断标准。
快速判断！
1、分清原发与继发（代偿）变化：
酸碱失衡代偿必须遵循下述规律。
HCO3-、PCO2任何一个变量的原发变化均可引起另一个变量的同向代偿变化，即：
原发HCO3-升高，必有代偿的PCO2升高；
原发HCO3-下降，必有代偿PCO2下降。反之亦相同。
2、原发失衡变化必大于代偿变化，归纳为三个结论：
①原发失衡决定了pH值是偏碱抑或偏酸；
②HCO3-和PCO2呈相反变化，必有混合性酸碱失衡存在；
③PCO2和HCO3-明显异常同时伴pH 正常，应考虑有混合性酸碱失衡存在。
单纯性酸碱失衡的pH是由原发失衡所决定的。如果：pH＜7.40，提示原发失衡可能为酸中毒；pH＞7.40，原发失衡可能为碱中毒。
一旦HCO3-和PCO2呈相反方向变化，必定为混合性性酸碱失衡，临床上常见有以下三种情况：①PaCO2升高同时伴HCO3-下降，肯定为呼酸合并代酸；②PaCO2下降同时伴HCO3-升高，肯定为呼碱并代碱；③PaCO2和HCO3-明显异常同时伴pH正常，应考虑有混合性酸碱失衡的可能。
3、部分混合性酸碱失衡（以PCO2与HCO3-同时升高或者同时下降）的判断需要用单纯性酸碱失衡预计代偿公式、AG和潜在HCO3-。
图片
潜在HCO3-：高AG代酸（继发性HCO3-降低）掩盖HCO3-升高，潜在HCO3-=实测HCO3-+△AG，即无高AG代酸时，体内应有的HCO3-值。
意义：①排除并存高AG代酸对HCO3-掩盖作用，正确反映高AG代酸时等量的HCO3-下降；②揭示被高AG代酸掩盖的代碱和三重酸碱失衡中代碱的存在。
4、正确使用公式必须要遵从以下步骤：
①必须首先通过动脉血pH、PCO2、HCO3-三个参数，并结合临床确定原发失衡；
②根据原发失衡选用合适公式；
③将公式计算所得结果与实测HCO3-或PCO2相比作出判断，凡落在公式计算代偿范围内判断为单纯性酸碱失衡，落在范围外判断为混合性酸碱失衡；
④若为并发高AG代酸的混合性酸碱失衡，则应计算潜在HCO3-，将潜在HCO3-替代实测HCO3-与公式计算所得的预计HCO3-相比。
临床上使用动脉血气判断酸碱失衡必须结合临床表现、其他检查及动脉血气动态变化。
5、TABD 的判断：
必须联合使用预计代偿公式、AG和潜在HCO3- 。其判断步骤可分为以下三步：
①首先要确定呼吸性酸碱失衡类型，选用呼酸或呼碱预计代偿公式，计算HCO3-代偿范围；
②计算AG，判断是否并发高AG代酸。TABD中代酸一定为高AG代酸；
③应用潜在HCO3-判断代碱，即将潜在HCO3-与呼酸或呼碱预计代偿公式计算所得HCO3-代偿范围相比。
6、混合性酸碱失衡的处理：
①积极地治疗原发疾病；
②同时纠正两种或三种原发酸碱失衡；
③维持pH值在相对正常范围，不宜补过多的酸性或碱性药物，补充碱性药物的原则：当pH＜7.20时，可在积极治疗原发病同时适当补碱，高AG代酸和高氯性代酸复合，每次宜补5%碳酸氢钠150～250ml；而呼酸并代酸时，每次补5%碳酸氢钠80～100ml为宜。最好在动脉血气监测下，酌情调整补碱量；
④同时兼顾纠正电解质紊乱；
⑤注意纠正低氧血症。
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