尽管我们直接记录了三个黑洞的合并，但我们知道它们的数量要大得多。 那就是他们应该在的地方我们在观测历史上第
三次直接记录了黑洞无疑的特征：黑洞合并产生的引力波。 如果将其与对绕银河系中心移动的恒星的轨道，对X射线和射电范围内其他星系的观测以及对气体速度的测量的认识相结合，我们将获得确凿的证据证明在各种情况下都存在黑洞。 但是，我们是否从这些和其他来源获得了足够的信息，以找出宇宙中黑洞的真实数量和分布？ 本主题专门针对当今读者的问题：
在LIGO上记录的最后一个事件使我思考，如果可以看到天空，那么黑洞看起来会是多少（为了清楚起见，如果只能看到黑洞），黑洞在整个空间上的空间和能量分布是多少相较于可见恒星的分布？
您的第一个冲动可能是希望进行直接观察-这是调查的一个良好起点。
钱德拉南深场 （CDF-S）钱德拉太空X射线天文台图钱德拉的 X射线天文台仍然是我们最好的X射线望远镜。 从它在地球轨道上的位置，它甚至可以拾取来自遥远X射线源的单个光子。 通过拍摄天空足够大的区域的图像，她能够识别数百个X射线辐射的点源，每个点源都对应于位于我们外部的遥远星系。 根据获得的光子的能谱，我们可以观察到每个星系中心都存在一个超大质量黑洞的证据。
这本身是令人惊讶的，但是对于每个星系来说，黑洞的数量远远超过一个巨大的BH。 当然，每个星系的质量至少比太阳高出数百万倍，甚至数十亿倍，但除了它们之外，还有许多其他。
大量著名的双重BH系统，包括从LIGO收到的三笔确认的合并和一份合并候选人LIGO最近宣布了第三次直接合并来自合并双BH的引力波的清晰信号，这表明此类系统在整个宇宙中都盛行。 对于数字评估，我们没有足够的统计信息；误差太大。 但是，如果您看一下LIGO的当前范围以及它每两个月平均发现一个信号的事实，我们可以自信地说每个银河系中至少有数十个这样的系统，大小与银河系相当。
先进LIGO的范围及其BH检测功能此外，我们的X射线数据表明存在大量的双BH。 也许除了LIGO能够更好地识别的巨大黑洞以外，还有更多的黑洞。 而且，这甚至没有计算表明BH存在的数据，这些BH不在彼此非常接近的二进制系统中，而BH很有可能是大多数。 如果在我们的星系中有数十个中等质量的BH二元系统（10-100个太阳），那么其中有数百个小型质量系统（3-15个太阳），并且至少有成千上万个孤立的BH（不属于二元系统）质量堪比太阳。
我强调-“至少”。
BH极难检测。 我们可以看到最活跃，最庞大和最极端的位置。 BH呈螺旋状下降并相互融合是可以的，但是此类配置的预期数量很少。 钱德拉（Chandra）仅区分最大的和活跃的，但大多数BH的质量都不比太阳的质量高百万或数十亿倍，并且这些巨型BH中的大多数目前不活跃。 无论我们观察到多么壮观的过程，我们可以看到的那些BH都应该只占实际空间的一小部分。
我们认为是伽马辐射的爆发可能是在中子星合并后诞生的，这些中子星将物质喷射到宇宙中，创造出最重的已知元素，最后生成BHs但是我们有一种方法可以很好地估计BH的数量和分布：我们知道它们的形成方式。 我们知道如何使它们从年轻的大质量恒星变成超新星，从因
吸积或合并而增长的中子星以及直接碰撞中产生。 尽管产生BH的光信号是模棱两可的，但在整个宇宙的整个历史中，我们已经看到了足够多的恒星，恒星死亡，大灾变及其形成过程，可以准确地计算出我们所需的数量。
由大质量恒星产生的超新星残余物会留下一个坍塌的物体：黑洞或中子星，并且后者在未来的适当条件下也可能成为黑洞。如果我们将它们的演化追溯到开始，那么获得BH的所有这三种方法都是大面积的恒星形成。 获得：
- 超新星，您将需要一颗比太阳大8-10倍的恒星。 BH的质量将比恒星大20–40倍；中子星将由较小的恒星获得。
- 中子星的融合或BH的积聚，您需要两个中子星以螺旋形或随机碰撞的方式接近，或者中子星从伴星中吸取质量并超过2.5-3个太阳质量极限BH。
- BH的直接塌陷，需要在一个地方收集足够的物质才能获得一颗恒星，其质量约为太阳质量的25倍，并具有形成BH的合适条件（没有超新星的出现）。
哈勃望远镜的可见和近红外照片显示了一颗巨大的恒星，大约是太阳的25倍，没有超新星或其他解释就从天上消失了。 直接崩溃是唯一合理的解释。我们可以测量离我们不远的恒星，并估计有多少新出现的恒星被证明是合适的质量，以便以后变成黑洞。 结果，我们得到接近我们的所有恒星中只有约0.1-0.2％的质量足以至少转变成超新星，并且其中大多数变成中子星。 大约一半的新兴系统是双倍获得的，在我们发现的大多数此类系统中，恒星的质量彼此可比。 换句话说，在我们的银河系中形成的4000亿颗恒星中，大多数绝不会变成黑洞。
Morgan-Kinan恒星的现代光谱分类和每个类别的温度间隔（以开尔文为单位）。 大部分（75％）现代恒星为M级，而800颗星中只有1颗具有足以成为超新星的质量但这并不令人恐惧，因为一般来说，很少有星星会成为BH。 更重要的是，很可能已经有大量的恒星在遥远的过去变成了黑洞。 无论在哪里形成恒星，都存在质量分布：出现了几个大质量的恒星，更多的中质量的恒星和大量的小质量的恒星。 它们太多了，质量为太阳质量的8％至40％的M类（红矮星）属于我们附近每4个恒星中的3个。 在许多新的星团中，很少有大质量的恒星：那些变成超新星的恒星。 但是在过去的银河系中，有恒星形成的区域，这些区域比我们今天在银河系中看到的要大得多，并且拥有更大的质量。
本地群中最大的恒星托拉斯塔兰图拉星云拥有人类已知的最大恒星。 在未来的几百万年中，有数百个它们将成为黑洞。上图显示了一个恒星组中最大的恒星形成区域，重约40万个太阳。 该地区有成千上万的炽热且非常蓝的恒星，其中有数百颗可能会变成超新星。 在某个地方，其中的10％至30％将成为黑洞，其余的将成为中子星。 鉴于：
- 在过去的银河系中，有很多这样的地点，
- 恒星形成的最大区域集中在旋臂周围并朝向银河系中心，
- 今天我们观察到脉冲星（中子星的残留物）和伽玛辐射源，最有可能是黑洞，
然后我们可以绘制黑洞位置的地图。
NASA的费米（Fermi）卫星建立了有史以来最高分辨率的宇宙最高能量图。 银河系的BH图可能会显示稍大的物体散布，并变成数百万个单独的点源
这是一张满天的费米地图，收集了所有伽玛辐射源。 它看起来像我们银河系的星图，只是银河盘上的标记更清晰。 另外，较旧的辐射源不再发射伽马射线，因此这些辐射源已经出现得相对较新。
与此卡相比，BH卡将：
- 更集中在银河系的中心；
- 宽度略分散；
- 包含银河凸起 ;
- 由大约1亿个对象组成，正负一阶。
如果将费米图（上）和来自
COBE的银河的红外图结合在一起（下），您将获得银河中BH的定量分布。
星系在红外光下，来自COBE卫星的照片。 尽管只有恒星可见，但BH的分布将相似，尽管更多地压缩到银河系的平面上并且更倾向于隆起黑洞是真实的，分布广泛的物体，并且大多数都是安静的，因此今天它们很难被发现。 宇宙已经存在了很长时间，尽管今天我们可以看到数量众多的恒星，但现有的所有质量大的恒星中，大多数都超过了95％，它们已经死亡。 他们去哪了 它们中大约有四分之一成为了BH，并且仍然存在着数百万个，它们藏在我们的银河系中，并且在其他星系中，它们所占的百分比与我们的大致相当。
十亿太阳质量的黑洞为X射流注入了M87星系的中心，但该星系中可能还有另外十亿个BH。 他们将主要向中心聚集。在椭圆形星系中，BH会聚集在椭圆形群中并聚集在更靠近中心的位置，就像恒星一样。 由于“
质量偏析 ”，许多BH最终将移向银河中心的重力井-因此，显然，超
大规模 BH已成为超
大规模 。 但是到目前为止，我们还没有直接证据表明这种情况。 如果我们无法直接观察安静的BH，我们将永远无法确定。 但是据我们所知，这是我们所能画出的最好的图画。 它是一致的，令人信服的，所有间接证据都表明了这一点。
电子吸收的电子发射的毫米波光在银河系中由超大规模BHs产生的强大磁场中窥探，导致在该银河系中心出现黑点。 阴影表示分子气体的冷云落在黑洞上在没有直接观测可能性的情况下，这是科学可以指望的一切，这使我们得出一个有趣的结论：今天我们看到的每1000颗恒星中，平均大约有一个BH，最有可能位于太空的一个较稠密的部分。 准确度高，可以回答几乎什么都不可见的问题！
伊桑·西格尔 （ Ethan Siegel） -天体物理学家，科学普及者，《爆炸的开始》的作者！ 他写了《超越银河》（ Beyond the Galaxy ）和《追踪学：星际迷航的科学》（ Treknology ）一书。常见问题： 如果宇宙在扩展，为什么我们不扩展 ； 为什么宇宙的年龄与所观测的半径不一致 。