Spis kosmiczny potrójnie zwiększa znaną liczbę czarnych dziur we karłowatych galaktykach

Olbrzymi spis kosmosu znacznie zwiększył liczbę znanych czynnych czarnych dziur zamieszkujących miniaturowe galaktyki i znalazł największe znalezisko średnich czarnych dziur do tej pory.

Ankieta wykazała około 2,500 karłowatych galaktyk z aktywnie karmiącymi się czarnymi dziurami w ich centrach, w porównaniu do około 500 znanych wcześniej, raportują badacze w artykule przesłanym 31 października na arXiv.org. Zespół znalazł również prawie 300 nowych kandydatów na czarne dziury o średniej masie, co stanowi wzrost z około 70 wcześniejszych możliwych wykryć (SN: 9/2/20).

Pomóż nam poprawić, biorąc udział w naszej 15-pytaniowej ankiecie dla czytelników.

To wystarczy, aby zacząć badanie tych czarnych dziur jako grupy, a nie w izolacji - mówi astronom Ragadeepika Pucha z Uniwersytetu Utah w Salt Lake City. Takie badania na dużą skalę mogą rozwiązać wiele tajemnic dotyczących ewolucji czarnych dziur i ich galaktyk razem.

Każda duża galaktyka wydaje się skupiać wokół supermasywnej czarnej dziury. Te giganty mają masę ponad milion razy większą niż słońce. Jednak astronomowie nie są pewni, jak te czarne dziury się tam znalazły.

"To trochę pytanie, które przyszło jako pierwsze, czy galaktyki, czy czarne dziury" - dodaje współautor Stéphanie Juneau, astronom z NOIRLab w Tucson. "Która z nich powstała jako pierwsza? Czy jedna kontroluje drugą?"

Galaktyki karłowate i czarne dziury o średniej masie mogą być najlepszymi miejscami do szukania odpowiedzi. Te krasnale są uważane za reprezentatywne dla najwcześniejszych etapów wzrostu galaktyk i czarnych dziur, obiektów, które uniknęły wielu połączeń z innymi czarnymi dziurami i galaktykami przez czas kosmiczny.

"Aby mieć pełny obraz formowania i ewolucji galaktyk, musimy zrozumieć, jak te małe galaktyki ewoluują i rosną" - mówi Pucha.

Pucha i jej koledzy sięgnęli po wczesne dane z projektu w Teleskopie Mayall w Arizonie, aby stworzyć gigantyczną mapę wszechświata 3D. W pierwszym roku sam tylko projekt Instrumentu Spektroskopowego Ciemnej Energii, czyli DESI, zarejestrował obserwację prawie 1,5 miliona galaktyk (SN: 4/4/24). Zespół przeszukiwał część tej kolekcji w poszukiwaniu karłowatych galaktyk, które emitują długości fal światła związane z gorącym dyskiem gazu i kurzu krążącego wokół aktywnie karmiącej się czarnej dziury.

Około 2 procent z prawie 115,000 karłowatych galaktyk w badaniu emituje takie światło, stwierdził zespół. Wcześniejsze badania wykazały czynne czarne dziury jedynie w 0,5 procentach karłowatych galaktyk.

Zespół określił także masy czarnych dziur w ponad 4,000 galaktykach, zarówno karłowatych, jak i nie. Następnie szukał czarnych dziur o masach między około 100 a milion razy masą słońca (SN: 2/8/17).

"Są one bardzo ważne, ponieważ mówią nam o tym, jak pierwsze czarne dziury powstały we wszechświecie" - mówi Pucha. Jeśli czarne dziury zaczynają się jako małe i rosną poprzez łączenie z innymi czarnymi dziurami, to wszechświat powinien być pełen tych średniaków, które reprezentują etapy pomiędzy wzrostu.

Pucha i jej koledzy znaleźli około 150 pewnych odkryć w danych DESI i około takiej samej liczby niepewnych, co sugeruje, że pierwsze czarne dziury we wszechświecie były stosunkowo lekkie. Jednak Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba, czyli JWST, także ujawnił zaskakująco masywne czarne dziury we wczesnym wszechświecie (SN: 11/1/24). Pucha mówi, że może to oznaczać, że JWST jeszcze nie zobaczył najwcześniejszych czarnych dziur we wszechświecie.

Ta ankieta prawdopodobnie znalazła tylko czubek góry lodowej. Pełny zbiór danych z pierwszego roku spodziewany jest do wydania w marcu lub kwietniu 2025 roku, i zawierać będzie znacznie więcej galaktyk.

Poza tym, z całą pewnością jest więcej czarnych dziur do znalezienia. "Znaleźli już wszystkie te, które są naprawdę jasnymi reflektorami" - mówi astronom Mallory Molina z Vanderbilt University w Nashville, która nie jest częścią projektu DESI. "Nawet przy najbardziej prostym narzędziu detekcji, [badacze] wciąż znajdują ogromną liczbę w tej ankiecie. Jest jeszcze wiele do zbadania."