Камера темной энергии сделала крупнейшее открытие недостающего звена эволюции черных дыр
Астрономы обнаружили настоящую коллекцию черных дыр, поглощающих материю, в центрах карликовых галактик, содержащих от тысяч до нескольких миллиардов звезд и очень мало газа. Открытие, сделанное с помощью инструмента для поиска темной энергии Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), описано в статье для The Astrophysical Journal.
Это одновременно самая большая выборка карликовых галактик с активными черными дырами из когда-либо наблюдавшихся и самая крупная коллекция неуловимых черных дыр промежуточной массы — недостающего звена эволюции Вселенной.
«Когда черная дыра в центре галактики начинает поглощать материю, она высвобождает огромное количество энергии в окружающее пространство, превращаясь в то, что называют активным галактическим ядром. Эта мощная активность служит маяком, позволяющим обнаруживать скрытые черные дыры в небольших галактиках», — рассказала астрофизик Рагадипика Пуча из Университета Юты.
«Голодные» средние черные дыры
Черные дыры промежуточной массы так интересны, потому что они, по-видимому, представляют собой большое белое пятно между черными дырами звездной массы (до 1000 солнечных) и сверхмассивными, которые тяжелее нашего светила в миллионы или даже миллиарды раз.
Эти черные дыры среднего размера считаются реликтами первых черных дыр, сформировавшихся во Вселенной. Они выступают в роли зачатков космических гигантов, известных нам как сверхмассивные черные дыры.
Таким образом, черные дыры промежуточной массы могут быть недостающим звеном в процессе превращения обычных черных дыр в сверхмассивные. Однако до сих пор такие объекты оставались неуловимыми.
К поискам «недостающего звена» привлекли DESI
DESI, установленный на четырехметровом телескопе Николаса У. Майалла в Национальной обсерватории Китт-Пик, идеально подошел для этого исследования, так как способен улавливать свет от 5000 галактик одновременно.
Пуча и ее коллеги использовали данные, собранные в течение первого года работы DESI, включающие излучение 410 000 галактик, в том числе около 115 000 карликовых. На этой основе была проанализирована связь между эволюцией карликовой галактики и ростом ее центральной черной дыры.
Это привело к открытию 2500 кандидатов в карликовые галактики с активным галактическим ядром — 2% от общей выборки, что значительно выше, чем в предыдущих исследованиях, в которых эта доля не превышает 0,5%.
Кроме того, обнаружено около 300 черных дыр промежуточной массы — то есть многие из них доселе ускользали из виду.
Интересно, что только 70 кандидатов в черные дыры промежуточной массы соответствовали активным галактическим ядрам в карликовых галактиках.
Таким образом, обнаружив самую крупную на сегодняшний день партию черных дыр промежуточной массы, DESI, возможно, поставил больше вопросов, чем ответов.
«Например, существует ли связь между механизмами формирования черных дыр и типами галактик, в которых они находятся? — привела пример Пуча. — Изобилие новых кандидатов поможет глубже изучить эти загадки, обогатив понимание черных дыр и их роли в эволюции галактик».
И DESI с его уникальными возможностями в этой работе может помочь.
«Технологии DESI, особенно небольшой размер его оптических волокон, позволили лучше приблизиться к центру галактик и выявить тонкие признаки активных черных дыр. В других спектрографах с более крупными волокнами больше звездного света с окраин галактик попадает в данные и размывает сигналы, которые мы ищем», — пояснила астроном Стефани Жюно из NSF NOIRLab.
