Astronomi su u središtima patuljastih galaksija pronašli 2.444 aktivne crne rupe koje usisavaju materiju iz svog okruženja. Još fascinantnije, 298 njih izgleda kao retka kategorija – crne rupe srednje mase, dugo smatrane „nedostajućom karikom“ između crnih rupa zvezdane mase i supermasivnih džinova. Ovo otkriće gotovo utrostručuje broj ranije poznatih kandidata za crne rupe srednje mase (IMBH) i predstavlja dosad najveći identifikovani uzorak.

„Statistički uzorak kandidata za aktivne galaktičke jezgre u patuljastim galaksijama“, pišu istraživači, „biće od neprocenjive vrednosti za rešavanje ključnih pitanja u vezi s evolucijom galaksija na najmanjim skalama, uključujući načine akrecije u galaksijama male mase i koevoluciju galaksija i njihovih centralnih crnih rupa.“

Supermasivne crne rupe nalaze se u centrima svih velikih, dobro formiranih galaksija. One predstavljaju jezgra oko kojih se galaksije okreću, a njihove mase su ogromne. Na primer, supermasivna crna rupa u središtu Mlečnog puta ima masu 4,3 miliona puta veću od mase Sunca. To je na donjoj granici; neke od ovih kosmičkih giganata dostižu mase od više desetina milijardi sunčevih masa.

Međutim, naučnici još uvek ne znaju tačno kako crne rupe dostižu takve veličine. Prema trenutnim teorijskim modelima, jedan od mogućih puteva rasta uključuje akreciju i spajanje manjih crnih rupa, prateći rast samih galaksija. Problem je što današnja tehnologija ne omogućava uvid u „semena“ ovih crnih rupa u ranom svemiru – one su jednostavno premale i previše tamne da bi bile uočene.

Ono što možemo učiniti jeste da tražimo ekvivalente u obliku malih galaksija s malim crnim rupama u lokalnom svemiru. Upravo to je uradio tim astronoma predvođen Ragadipikom Pučom sa Univerziteta u Juti, koristeći Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) – instrument dizajniran za istraživanje svemira.

Tokom prve godine rada, ovaj teleskop prikupio je podatke o 114.496 patuljastih galaksija u tolikoj meri detalja da su astronomi mogli detaljno proučiti njihove centre i tražiti znakove aktivnih crnih rupa, poznatih kao aktivne galaktičke jezgre.

„Kada crna rupa u središtu galaksije počne da se hrani, oslobađa ogromnu količinu energije u svoje okruženje, pretvarajući se u ono što nazivamo aktivnom galaktičkom jezgrom“, objašnjava Puča. „Ova dramatična aktivnost služi kao svetionik, omogućavajući nam da identifikujemo skrivene crne rupe u ovim malim galaksijama.“

Broj aktivnih galaktičkih jezgara koje su pronašli u patuljastim galaksijama – 2.444 – predstavlja 2,1% celokupnog uzorka patuljastih galaksija. To je skoro četiri puta veći procenat u odnosu na prethodna istraživanja, što sugeriše da postoji mnogo više niskomasivnih supermasivnih crnih rupa nego što smo ranije mogli da procenimo.

Podaci su bili toliko detaljni da je tim uspeo da proceni mase posmatranih crnih rupa. Na osnovu ovih analiza, istraživači su identifikovali skoro 300 kandidata za crne rupe srednje mase, sa masama između 100 i 100.000 puta većim od mase Sunca.

Crne rupe u ovom opsegu mase izuzetno su retke i vrlo tražene u astronomiji. Znamo da umiruća masivna zvezda može formirati crnu rupu, ali gornja granica mase za ove objekte nastale od jedne zvezde je nekoliko desetina sunčevih masa. Ono što ne znamo jeste kako takve „male“ crne rupe mogu narasti do supermasivne veličine.

Znamo da se crne rupe mogu spajati i formirati veće objekte. Dobro proučen uzorak crnih rupa srednje mase mogao bi značajno doprineti rešavanju ovog problema, pružajući čvrste dokaze da spajanja zaista mogu dovesti do formiranja masivnih crnih rupa.

Novo otkriće ovog tima moglo bi upravo to da nam omogući. Pre ovog istraživanja, bilo je poznato samo oko 100 do 150 kandidata za crne rupe srednje mase. Rad Puče i njenog tima sada nam donosi 151 siguran kandidat i još 147 potencijalnih kandidata. Drugim rečima, njihova studija više nego udvostručuje prethodni katalog.

Osim toga, rezultati već menjaju postojeća shvatanja. Od svih pronađenih kandidata za crne rupe srednje mase, samo 70 ih se nalazilo u patuljastim galaksijama. Preostale su bile u uobičajenim galaksijama, što sugeriše da koevolucija crnih rupa i galaksija možda nije tako jednostavan proces kao što se ranije mislilo.

A ovo je tek početak. DESI tek počinje da otkriva sve tajne svemira, a pred naučnicima su brojna neodgovorena pitanja.

„Na primer, postoji li veza između mehanizama formiranja crnih rupa i tipova galaksija u kojima se nalaze?“ pita se Puča. „Naš bogat novi uzorak kandidata pomoći će nam da dublje istražimo ove misterije i obogatimo naše razumevanje crnih rupa i njihove ključne uloge u evoluciji galaksija.“

Ova studija objavljena je u časopisu The Astrophysical Journal.