Вчені виявили 300 найрідкісніших чорних дір у Всесвіті

Як чорні діри виростають до жахливих масштабів, є однією з головних загадок астрономії. Новий рекордний набір даних, який розкриває 300 потенційних «чорних дір відсутньої ланки», може допомогти розкрити це. Астрономи використали спектроскопічний інструмент темної енергії (DESI), щоб відкрити скарбницю чорних дір, багато з яких є рідкісними «відсутніми ланками» в еволюції космічних монстрів.

Пошук, який охопив 410 000 галактик, виявив приголомшливі 2500 кандидатів на карликові галактики з живильними чорними дірами в їхніх центрах і ще 300 проміжних мас «відсутньої ланки» чорних дір-кандидатів, що зробило це найбільше вилучення будь-якого типу чорних дір, коли-небудь зроблене. Ці дані допоможуть астрономам краще зрозуміти, як чорні діри виростають зі своїх найдрібніших насінин і як вони формують галактики, що утворюються навколо них. Дослідники опублікували свої висновки 19 лютого в Astrophysical Journal, і статтю можна безкоштовно прочитати в базі даних препринтів arXiv.

«Коли чорна діра в центрі галактики починає харчуватися, вона вивільняє величезну кількість енергії в своє оточення, перетворюючись на те, що ми називаємо активним галактичним ядром», — сказав у заяві провідний автор Рагадіпіка Пуча, астроном з Університету Юти. «Ця драматична діяльність служить маяком, що дозволяє нам ідентифікувати приховані чорні діри в цих маленьких галактиках».

«Відсутні ланки» у Всесвіті

Чорні діри народжуються внаслідок колапсу гігантських зірок і ростуть за рахунок газу, пилу, зірок та інших чорних дір. Для деяких із цих ненажерливих просторово-часових розривів тертя спричиняє нагрівання матеріалу, що обертається по спіралі в їхні пащі, і таким чином випромінює світло, яке можна виявити телескопами, перетворюючи їх на активні галактичні ядра (AGN).

Астрофізики впевнені, що всі масивні галактики, включаючи нашу власну, містять чорні діри у своїх центрах, але знайти докази менших чорних дір всередині карликових галактик набагато складніше через їх зменшені розміри. І це не єдині сингулярності розміром з півлітра, яких не вистачає на космічній картині. Наразі відомі чорні діри, як правило, поділяються на дві загальні категорії залежно від їхнього розміру: чорні діри зоряної маси, маса яких у кілька разів перевищує масу Сонця, і надмасивні чорні діри — космічні монстри, які можуть бути від кількох мільйонів до приблизно 40 мільярдів разів більшими за Сонце.

Проте доказів того, як чорні діри злітають від одного кінця шкали маси до іншого, мало. Це пояснюється тим, що чорні діри середньої маси, які теоретично перевищують масу Сонця в 100-100 000 разів, є найбільш невловимими чорними дірами у Всесвіті. Хоча вчені знайшли докази 150 багатообіцяючих кандидатів, існування чорних дір середньої маси остаточно не підтверджено.

Щоб допомогти у пошуку як AGN, так і проміжних чорних дір, дослідники звернулися до DESI, інструменту, встановленого на 4-метровому телескопі Ніколаса У. Мейалла в Арізоні, який точно визначає місячне положення мільйонів галактик, щоб вивчити, як Всесвіт розширювався до наших днів. Перебираючи дані, зібрані за перший рік запланованого п’ятирічного дослідження DESI, вчені виявили безпрецедентну кількість кандидатів у карликові галактики та проміжні чорні діри — загальна кількість останніх потроїлася.

Відкриття великої популяції значно розширило набір даних, доступний астрофізикам, які прагнуть вивчати космічні загадки, але також відкрило деякі власні таємниці. Наприклад, очікується, що чорні діри, знайдені всередині карликових галактик, належатимуть до діапазону проміжних мас, але лише 70 із нещодавно відкритих кандидатів у чорні діри середньої маси збігаються з карликовими кандидатами в AGN. Наступні кроки команди полягатимуть у дослідженні цих незрозумілих результатів і питань, які вони викликають.

«Наприклад, чи існує зв’язок між механізмами утворення чорних дір і типами галактик, які вони населяють?» – сказав Пуча. «Наша велика кількість нових кандидатів допоможе нам глибше заглибитися в ці таємниці, збагативши наше розуміння чорних дір та їхньої ключової ролі в еволюції галактик».