En kosmisk folkräkning tripplar det kända antalet svarta hål i dvärggalaxer

En enorm folkräkning av kosmos har mer än tredubblat antalet aktiva svarta hål som är kända för att finnas i miniatyrgalaxer och hittat den största mängden mellanstora svarta hål hittills.
En granskning avslöjade ungefär 2 500 dvärggalaxer med aktivt fodrande svarta hål vid deras centra, upp från cirka 500 som var kända tidigare, rapporterar forskare i en artikel som lämnades in den 31 oktober till arXiv.org. Teamet fann också nästan 300 nya kandidater till mellanstora svarta hål, en ökning från cirka 70 tidigare möjliga upptäckter (SN: 9/2/20).
Hjälp oss att förbättra genom att ta vår 15-frågors läsarundersökning.
Det är tillräckligt för att börja studera dessa svarta hål som en grupp, istället för i isolering, säger astronom Ragadeepika Pucha från University of Utah i Salt Lake City. Sådana storskaliga studier skulle kunna lösa många mysterier om hur svarta hål och deras galaxer utvecklas tillsammans.
Varje stor galax verkar kretsa kring ett supermassivt svart hål. Dessa jättar är mer än en miljon gånger massivare än solen. Men astronomer är inte säkra på hur svarta hål hamnade där.
"Det är lite av en hönan eller ägget fråga mellan galaxer och svarta hål", säger medförfattaren Stéphanie Juneau, en astronom vid NOIRLab i Tucson. "Vilken bildades först? Kontrollerar den ena den andra?"
Dvärggalaxer och mellanstora svarta hål kan vara de bästa platserna att leta efter svar. Dessa löpare anses representera de tidigaste stadierna av galax- och svart hål-tillväxt, objekt som har undkommit många sammanslagningar med andra svarta hål och galaxer över kosmisk tid.
"För att få en komplett bild av galaxbildning och evolution måste vi förstå hur dessa små galaxer utvecklas och växer", säger Pucha.
Pucha och hennes kollegor vände sig till tidiga data från ett projekt vid Mayall Telescope i Arizona för att skapa en mammut 3-D-karta över universum. Under sitt första år observerade Dark Energy Spectroscopic Instrument, eller DESI, undersökningen nästan 1,5 miljoner galaxer (SN: 4/4/24). Teamet sökte några av den kollektionen efter dvärggalaxier som avger våglängder av ljus som är kopplade till den varma skivan av gas och damm som virvlar runt ett aktivt fodrande svart hål.
Ungefär 2 procent av de nästan 115 000 dvärggalaxierna i studien avger sådant ljus, fann teamet. Tidigare undersökningar hittade aktiva svarta hål i bara 0,5 procent av dvärggalaxierna.
Teamet bestämde också massorna hos de svarta hålen i mer än 4 000 galaxer, dvärg och inte. Sedan sökte de efter mellanstora svarta hål, med massor mellan cirka 100 och en miljon gånger solens (SN: 2/8/17).
"Detta är mycket viktigt eftersom de berättar för oss om hur de första svarta hålen bildades i universum", säger Pucha. Om svarta hål börjar små och växer genom sammanslagningar med andra svarta hål, då borde universum vara fullt av dessa mellanviktiga som representerar mellanperioder av tillväxt.
Pucha och kollegor fann cirka 150 säkra upptäckter i DESI-data och ungefär lika många osäkra, en avkastning som tyder på att de första svarta hålen i universum var relativt lätta. Men James Webb Space Telescope, eller JWST, har också hittat överraskande massiva svarta hål i den allra tidigaste universum (SN: 11/1/24). Pucha säger att det bara kan innebära att JWST ännu inte har sett de tidigaste svarta hålen i universum.
Den här undersökningen har förmodligen bara hittat toppen av isberget. Hela datasatsen för första året förväntas släppas i mars eller april 2025, och kommer att innehålla mycket fler galaxer.
Dessutom finns det utan tvekan fler svarta hål att hitta. "De har hittat alla som är riktigt ljusa strålkastare", säger astronom Mallory Molina från Vanderbilt University i Nashville, som inte är en del av DESI-projektet. "Även med det mest enkla upptäcksverktyget vi har, [forskarna] hittar fortfarande ett stort antal i denna undersökning. Det finns mycket mer att utforska."