Спектроскопический инструмент DESI, использующийся для изучения темной энергии, обнаружил 2,5 тысячи кандидатов в активные черные дыры, включая рекордное количество объектов промежуточной массы. Это открытие позволит ученым глубже понять популяцию черных дыр во Вселенной и заложить основу для будущих исследований их роли в эволюции галактик и формирования первых черных дыр.
DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) — это мощный астрономический прибор, способный одновременно анализировать свет от пяти тысяч галактик, разделяя его на спектры. Инструмент работает с 2020 года на телескопе Mayall в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне. Он предназначен для изучения влияния темной энергии на скорость расширения Вселенной и собирает данные о миллионах галактик и квазаров, создавая трехмерную карту Вселенной на расстоянии до 11 миллиардов световых лет. Ожидается, что к 2026 году DESI соберет информацию о 40 миллионах таких объектов.
Международная группа астрофизиков, возглавляемая Рагадипикой Пучей из Университета Юты, проанализировала данные, полученные за первый год работы DESI, которые охватывали 20% всех наблюдений. В выборку вошли спектры 410 тысяч галактик, включая 115 тысяч карликовых галактик — небольших, тусклых систем с малым количеством звезд.
Карликовые галактики долго оставались труднодоступными для исследования из-за их малых размеров и слабого света. Однако с помощью поиска активных ядер галактик (АЯГ), в которых находятся черные дыры, поглощающие материю, стало возможным изучать эти объекты. Активные черные дыры ярко светятся, излучая огромное количество энергии, что делает их видимыми даже в тусклых галактиках.
DESI стал основным инструментом для поиска таких объектов. Его датчики улавливают характерные сигналы активных черных дыр, такие как линии ионизированного газа, вращающегося вокруг черной дыры на огромных скоростях. Это позволило обнаружить 2500 кандидатов в активные черные дыры в карликовых галактиках — в четыре раза больше, чем предыдущие инструменты могли найти.
Исследования показали, что только 2% карликовых галактик демонстрируют признаки активных ядер. Это означает, что большинство черных дыр либо не активны, либо остаются незамеченными. Также был сделан важный прорыв в обнаружении 300 кандидатов в черные дыры промежуточной массы (от сотен до миллионов масс Солнца). До этого было известно лишь о 100-150 таких объектах.
Черные дыры промежуточной массы считаются "семенами" сверхмассивных черных дыр, которые находятся в центрах крупных галактик. Они также могут быть реликтами первых черных дыр, образовавшихся после Большого взрыва. Однако лишь 70 из 300 кандидатов на промежуточную массу совпали с карликовыми галактиками, что противоречит существующей гипотезе, согласно которой такие черные дыры должны чаще встречаться в карликовых системах.
«Мы можем столкнуться с новыми механизмами формирования черных дыр или особенностями их роста», — отметила Стефани Жюно из Национальной исследовательской лаборатории оптической и инфракрасной астрономии.
Успех DESI объясняется его технологическими возможностями: каждый из 5000 оптоволоконных датчиков инструмента имеет диаметр всего 10 микрон, что позволяет фокусироваться на ядре галактики и избегать засветки от ее окраин.
Это открытие вызывает новые вопросы: почему так мало черных дыр промежуточной массы связаны с карликовыми галактиками? Как они влияют на эволюцию галактик? Существует ли связь между механизмами формирования черных дыр и типами галактик, в которых они обитают? Исследования DESI продолжат раскрывать новые тайны, и ученые ожидают дальнейших сюрпризов.
Результаты работы опубликованы в The Astrophysical Journal, пишет Naked-Science.