在新的調查中可能發現了數百個黑洞“缺失的環節”

一項揭示宇宙中看不見的大多數的調查剛剛發現了黑洞這可能有助于解開宇宙中最大的謎團之一。

天文學家潛伏在散布在整個太空中的矮星系中心，發現了 2,444 個活躍的黑洞，它們從周圍的物質中吸食物質。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，即黑洞中等質量——長期以來一直被認為是恒星質量黑洞和超大質量龐然大物之間缺失的一環。

這幾乎是以前已知的數量的三倍中等質量黑洞（IMBH） 候選者，代表了迄今為止最大的一次收獲——這一發現對于我們理解黑洞如何達到相當于數百萬或數十億個太陽的質量具有巨大意義。

“矮活躍星系核候選者的統計樣本，”研究人員寫道，“對于解決與最小尺度的星系演化相關的幾個關鍵問題，包括低質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的核心，它們的質量非常巨大。超大質量黑洞位于銀河系的中心是太陽質量的 430 萬倍。這是質量規模的低端;這些野獸可以達到數百億個太陽質量.

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 （設計），這是一種旨在調查宇宙的儀器，這就是由猶他大學天文學家 Ragadeepika Pucha 領導的團隊所做的。

在運行的第一年，該地球天文臺收集了 114,496 個矮星系的觀測數據——其細節足夠高，天文學家可以放大并仔細研究它們的中心，尋找正在積極進食的黑洞的跡象，被稱為活躍的星系核。

“當星系中心的黑洞開始進食時，它會向周圍環境釋放出大量的能量，轉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。”

他們在矮星系中發現的活躍星系核數量（2,444 個）占矮星系樣本總數的 2.1%。這是一個巨大的數字，幾乎是之前調查中發現的比例的四倍。

這意味著那里的低質量超大質量黑洞可能比我們根據以前的數據所能解釋的要多得多。

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

天文學家高度尋找這種質量狀態下的黑洞，因為它們非常罕見。我們知道，一顆垂死的大質量恒星可以產生一個黑洞，但是這些單星天體的上部質量是幾十個太陽質量。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量的。

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

該團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。

它已經打破了我們的期望。他們發現的 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 的早期數據。還有更多的東西等待被發現，還有很多問題有待回答。

“例如，黑洞形成的機制和它們所居住的星系類型之間有什么關系嗎？”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，豐富我們對黑洞及其在星系演化中的關鍵作用的理解。”

該研究已發表在天體物理學雜志.

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