一項揭示宇宙中看不見的大多數(shù)的調(diào)查剛剛發(fā)現(xiàn)了黑洞這可能有助于解開宇宙中最大的謎團(tuán)之一。

天文學(xué)家潛伏在散布在整個太空中的矮星系中心，發(fā)現(xiàn)了 2,444 個活躍的黑洞，它們從周圍的物質(zhì)中吸食物質(zhì)。而且，更令人驚訝的是，其中 298 個似乎是那個難以捉摸的野獸，即黑洞中等質(zhì)量——長期以來一直被認(rèn)為是恒星質(zhì)量黑洞和超大質(zhì)量龐然大物之間缺失的一環(huán)。

這幾乎是以前已知的數(shù)量的三倍中等質(zhì)量黑洞（IMBH） 候選者，代表了迄今為止最大的一次收獲——這一發(fā)現(xiàn)對于我們理解黑洞如何達(dá)到相當(dāng)于數(shù)百萬或數(shù)十億個太陽的質(zhì)量具有巨大意義。

“矮活躍星系核候選者的統(tǒng)計樣本，”研究人員寫道，“對于解決與最小尺度的星系演化相關(guān)的幾個關(guān)鍵問題，包括低質(zhì)量星系的吸積模式以及星系與其中心黑洞的共同演化，將具有不可估量的價值。

超大質(zhì)量黑洞可以在所有大型、形狀良好的星系的中心找到。它們是星系圍繞其旋轉(zhuǎn)的核心，它們的質(zhì)量非常巨大。超大質(zhì)量黑洞位于銀河系的中心是太陽質(zhì)量的 430 萬倍。這是質(zhì)量規(guī)模的低端;這些野獸可以達(dá)到數(shù)百億個太陽質(zhì)量.

我們不知道這些黑洞是怎么長得這么大的。目前的理論模型提出，一種途徑是通過吸積和合并增長，與它們的星系一起增長;但是我們目前的技術(shù)不允許我們在早期宇宙中看到這些黑洞的 “種子”。它們太小太暗了。

然而，我們能做的是在本地宇宙中尋找具有小黑洞的等效小星系。并且，使用暗能量光譜儀 （設(shè)計），這是一種旨在調(diào)查宇宙的儀器，這就是由猶他大學(xué)天文學(xué)家 Ragadeepika Pucha 領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊所做的。

在運(yùn)行的第一年，該地球天文臺收集了 114,496 個矮星系的觀測數(shù)據(jù)——其細(xì)節(jié)足夠高，天文學(xué)家可以放大并仔細(xì)研究它們的中心，尋找正在積極進(jìn)食的黑洞的跡象，被稱為活躍的星系核。

“當(dāng)星系中心的黑洞開始進(jìn)食時，它會向周圍環(huán)境釋放出大量的能量，轉(zhuǎn)化為我們所說的活躍的星系核。”普查 說.“這種戲劇性的活動就像一座燈塔，使我們能夠識別這些小星系中隱藏的黑洞。”

他們在矮星系中發(fā)現(xiàn)的活躍星系核數(shù)量（2,444 個）占矮星系樣本總數(shù)的 2.1%。這是一個巨大的數(shù)字，幾乎是之前調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的比例的四倍。

這意味著那里的低質(zhì)量超大質(zhì)量黑洞可能比我們根據(jù)以前的數(shù)據(jù)所能解釋的要多得多。

這些觀測結(jié)果非常詳細(xì)，以至于該團(tuán)隊能夠使用它們來嘗試計算他們正在觀察的黑洞的質(zhì)量。從這些計算中，研究人員確定了近 300 個 IMBH 候選者，它們的質(zhì)量大約是太陽質(zhì)量的 100 到 100,000 倍。

天文學(xué)家高度尋找這種質(zhì)量狀態(tài)下的黑洞，因為它們非常罕見。我們知道，一顆垂死的大質(zhì)量恒星可以產(chǎn)生一個黑洞，但是這些單星天體的上部質(zhì)量是幾十個太陽質(zhì)量。我們沒有一個很好的天體樣本來解釋這些（相對）微小的黑洞是如何長成超大質(zhì)量的。

我們確實(shí)知道黑洞可以合并以產(chǎn)生更大的黑洞.在該質(zhì)量間隙中對 IMBH 進(jìn)行真正可靠的采樣將大大有助于至少部分解開謎團(tuán)，為我們提供大量證據(jù)，證明該過程最終可以產(chǎn)生一些絕對的黑洞單元。

該團(tuán)隊的新收獲可能只是給我們提供了這個樣本。以前，只確定了大約 100 到 150 名 IMBH 候選人。Pucha 和她的同事的工作為我們提供了 151 名自信的候選人和 147 名暫定候選人。至少，它似乎比以前的目錄增加了一倍多。

它已經(jīng)打破了我們的期望。他們發(fā)現(xiàn)的 IMBH 候選星系中只有 70 個位于矮星系中。其余的都在正常的星系中閑逛。這表明黑洞和星系的協(xié)同演化可能不像就像我們想象的一樣簡單.

而這還只是來自 DESI 的早期數(shù)據(jù)。還有更多的東西等待被發(fā)現(xiàn)，還有很多問題有待回答。

“例如，黑洞形成的機(jī)制和它們所居住的星系類型之間有什么關(guān)系嗎？”普查 說.“我們豐富的新候選者將幫助我們更深入地研究這些謎團(tuán)，豐富我們對黑洞及其在星系演化中的關(guān)鍵作用的理解。”

該研究已發(fā)表在天體物理學(xué)雜志.

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