Спектроскопический инструмент DESI выявил 2,5 тысячи потенциальных активных черных дыр, включая рекордное число промежуточной массы. Это открытие позволит расширить представления ученых о популяции таких объектов во Вселенной и заложит основу для исследований формирования первых черных дыр и их роли в эволюции галактик.
Тёмный инструмент спектрального анализа энергии DESI — современный астрономический приборИнструмент, способный одновременно регистрировать свет от пяти тысяч галактик и разлагать его на спектры, функционирует с 2020 года. Его разместили на четырехметровом телескопе Mayall в Национальной обсерватории Китт-Пик (штат Аризона, США).
Спектрометр DESI исследует влияние темной энергии на скорость расширения Вселенной, получая оптические спектры миллионов галактик и квазаров для построения трехмерной карты Вселенной в масштабе 11 миллиардов световых лет. К 2026 году он должен собрать данные о 40 миллионах таких объектов.
Международная группа астрофизиков, возглавляемая Рагадипикой Пучи, Ragadeepika PuchaУченые из Университета Юты (США) проанализировали большой набор данных DESI, охватывающий 20 процентов наблюдений первого года работы прибора. В выборку вошли спектры 410 тысяч галактик, включая 115 тысяч. карликовых — систем с низким содержанием газа.
Карликовые галактики – это маленькие космические объекты с меньшим количеством звезд (от нескольких тысяч до нескольких миллиардов) по сравнению с большими галактиками, такими как Млечный Путь. Из-за малых размеров и тусклого свечения долгое время ученые не могли изучать процессы в центрах карликовых галактик. Современные телескопы не могли разглядеть мелкие детали.
Исследователи сфокусировались на поиске, что привело к изменениям в ситуации. активных ядер галактик Так называют черные дыры, которые активно поглощают окружающую материю — газ, пыль, звезды. В процессе этого процесса материя разгоняется до околосветовых скоростей, нагревается и начинает ярко светиться, испуская огромное количество энергии в разных диапазонах электромагнитного излучения. Это превращает черную дыру в мощный космический источник света, который даже в тусклой карликовой галактике можно заметить на огромном расстоянии.
DESI искал именно такие сигналы. Сверхточные датчики инструмента способны уловить характерные «подписи» активных черных дыр в спектрах света — например, линии ионизированного газа, который вращается вокруг дыры на огромных скоростях. Благодаря этому инструмент смог обнаружить тысячи скрытых объектов, которые раньше оставались незамеченными из-за технических ограничений.
Исследователи обнаружили 2500 кандидатов в карликовые галактики с активными ядрами в данных спектроскопа. Это в четыре раза больше, чем находили ранее подобными инструментами. Анализ показал, что лишь два процента карликовых систем демонстрируют признаки АЯГ. Это указывает на то, что большинство черных дыр в них либо спят, либо остаются незамеченными.
Выявлено 300 кандидатов в черные дыры промежуточной массы (от сотен до миллионов масс Солнца), что представляет собой значительный прорыв. Раньше считалось, что существует лишь около 100-150 подобных объектов.
Большинство известных ученым черных дыр — либо послезвездные (от 10 до нескольких десятков масс Солнца), либо сверхмассивные (более чем в миллион раз больше массы Солнца). Черные дыры промежуточной массы плохо изучены, но предполагается, что являются «семенами» сверхмассивных черных дыр, расположенных сегодня в центре крупных галактик. Существует вероятность, что эти объекты — реликты самых первых черных дыр, образовавшихся после Большого взрыва. Если дошли до наших дней, то представляют собой «живые реликвии» ранней космологии, сохранившие информацию о физических условиях и процессах очень молодой Вселенной.
Хотя это парадоксально, лишь 70 из 300 кандидатов в черные дыры промежуточной массы оказались связанными с карликовыми галактиками.
Вполне вероятно, что наблюдаем новые способы формирования черных дыр или особенности их развития. пояснила американский астрофизик Стефани Жюно (Stephanie Juneau), соавтор исследования из Национального института оптической и инфракрасной астрономии.
Успех DESI обусловлен его технологиями. Каждый из пяти тысяч оптических волоконных датчиков инструмента имеет диаметр всего десять микрон, позволяя фокусироваться на ядрах галактик и избегать «засветки» от их окраин.
Открытие команды Пучи задает новые вопросы: почему так мало черных дыр промежуточной массы связаны с карликовыми галактиками? Как черные дыры влияют на эволюцию «хозяев»? Есть ли связь между механизмами образования черных дыр и типами галактик, в которых они находятся? Поиск ответов может изменить представление ученых о формировании черных дыр. С продолжением работы DESI исследователи ждут еще больше сюрпризов.
Выводы ученых представлены в статье, опубликованной в The Astrophysical Journal.