Благодаря данным, собранным прибором Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), команда ученых получила самую большую на сегодняшний день выборку объектов-кандидатов в черные дыры средней массы и карликовые галактики, содержащие активное галактическое ядро (АГЯ). Это открытие, втрое превышающее известное число таких объектов, создает беспрецедентную основу для лучшего понимания эволюции черных дыр и их роли в формировании галактик.
DESI - это современный прибор, способный одновременно собирать свет от 5 000 галактик, что позволяет точно исследовать крупномасштабные космические явления. В проекте, финансируемом Министерством энергетики США (DOE) и управляемом Национальной лабораторией Лоуренса Беркли, участвуют более 900 исследователей из более чем 70 международных институтов.
В настоящее время DESI завершает четвертый год наблюдений и рассчитывает проанализировать около 40 миллионов галактик и квазаров к концу проекта. Проанализировав первые данные DESI, включающие 20 процентов первого года работы, команда под руководством исследователя Рагадипики Пуча из Университета Юты смогла получить спектры 410 000 галактик, включая 115 000 карликовых галактик.
Ученые знают, что массивные галактики, такие как Млечный Путь, содержат в своих центрах сверхмассивные черные дыры. Однако существование черных дыр в карликовых галактиках до сих пор плохо изучено из-за их малого размера и сложности их обнаружения с помощью современных приборов. Активные черные дыры, то есть те, которые аккрецируют вещество, легче идентифицировать благодаря выделяемой при этом энергии, которая проявляется в виде активного галактического ядра (АГЯ).
Благодаря DESI исследовательская группа выявила 2500 карликовых галактик с активным АГЯ, что более чем в четыре раза превышает результаты предыдущих исследований, в которых было выявлено всего 0,5 процента. Это расхождение позволяет предположить, что многие черные дыры малой массы остались скрытыми в прошлых наблюдениях.
Параллельно команда выявила 300 кандидатов в черные дыры промежуточной массы — категорию, промежуточную между звездными черными дырами (менее 100 масс Солнца) и сверхмассивными черными дырами (более 1 млн масс Солнца). Черные дыры средней массы (IMBH) считаются возможным этапом эволюции первых черных дыр Вселенной и потенциальными прародителями сверхмассивных. Однако до сих пор было обнаружено лишь около 100-150 таких дыр, что делает новое открытие особенно значимым.
Ключевым элементом, позволившим совершить эти открытия, стала передовая технология DESI, включающая сетку оптических волокон, способных точно собирать свет из центра галактик.
Стефани Джуно, младший астроном NOIRLab, отметила, что меньший размер волокон позволил более точно выделить спектральные признаки активных черных дыр, избежав загрязнения светом из внешних областей галактик. Это объясняет, почему команде удалось обнаружить такую высокую долю АГЯ в карликовых галактиках по сравнению с предыдущими исследованиями.
Одним из наиболее интересных аспектов исследования является то, что из 300 обнаруженных черных дыр средней массы только 70 были также идентифицированы как АГЯ в карликовых галактиках. Это несоответствие позволяет задать новые вопросы о формировании и эволюции черных дыр: существует ли связь между типом галактики и процессом формирования черной дыры в ней?
Новые данные DESI обеспечат прочную основу для ответа на эти вопросы и дальнейшего изучения роли черных дыр в галактической эволюции. Большая выборка собранных данных позволит ученым сравнить теоретические модели с реальными наблюдениями, улучшив наше понимание того, как первобытные черные дыры превратились в массивные объекты, населяющие современную Вселенную.