شواهد وسوسهانگیزی وجود دارد که نشان میدهد این سیاهچالهها وجود دارند، اما هیچ مدرک قطعی برای اثبات آنها وجود ندارد. تا کنون، تنها کاندیداهایی برای آنها شناسایی شدهاند.
دستگاه طیفسنجی انرژی تاریک (DESI) ۳۰۰ کاندیدای اضافی برای سیاهچالههای IMBH شناسایی کرده است.
منطق میگوید که این سیاهچالهها باید وجود داشته باشند. ما سیاهچالههای با جرم ستارهای و سیاهچالههای فوقعظیم (SMBH) را میشناسیم. سیاهچالههای با جرم ستارهای بین پنج تا دهها برابر جرم خورشید هستند و سیاهچالههای SMBH حداقل صدها هزار برابر جرم خورشید دارند. محدودیت بالای اینها مشخص نیست. اخترفیزیکدانها فکر میکنند این سیاهچالهها در یک دنباله تکاملی به هم مرتبطاند، بنابراین منطقی است که یک گام میانه بین این دو وجود داشته باشد. این همان چیزی است که سیاهچالههای IMBH هستند و جرم آنها باید بین ۱۰۰ تا ۱۰۰ هزار برابر جرم خورشید باشد. همچنین، سیاهچالههای IMBH ممکن است آثار اولین سیاهچالههای تشکیل شده در جهان باشند و هستههای سیاهچالههای SMBH باشند.
مشکل این است که هیچ مورد تایید شدهای از آنها وجود ندارد.
اومگا سنتاوری، روشنترین خوشه کروی در کهکشان راه شیری، یکی از کاندیداهای اصلی برای یک سیاهچاله IMBH است. در حال حاضر بحث علمی درباره خوشه و سیاهچاله IMBH احتمالی در مرکز آن در جریان است. ستارگان در مرکز خوشه سریعتر از دیگر ستارگان حرکت میکنند که نشاندهنده وجود جرم بزرگی است. برخی از دانشمندان معتقدند که این یک سیاهچاله IMBH است، در حالی که دیگران فکر میکنند این یک خوشه از سیاهچالههای با جرم ستارهای است.
شواهد دیگر برای وجود سیاهچالههای IMBH از شناسایی یک موج گرانشی در سال ۱۳۹۸ بهدست آمده است. این موج توسط ادغام دو سیاهچاله ایجاد شد. جرم این دو سیاهچاله به ترتیب ۶۵ و ۸۵ برابر جرم خورشید بود و سیاهچاله حاصل ۱۴۲ برابر جرم خورشید داشت. ۸ جرم خورشیدی باقیمانده بهصورت امواج گرانشی تابیده شد.
با اضافه کردن ۳۰۰ کاندیدای جدید برای سیاهچالههای IMBH به لیست، DESI ممکن است ما را به پاسخ قطعی درباره وجود این سیاهچالههای گریزپای نزدیک کند.
۳۰۰ کاندیدای جدید در مقالهای که به زودی در The Astrophysical Journal منتشر خواهد شد، معرفی خواهند شد. این مقاله با عنوان «سهبرابر کردن شمارش کاندیداهای AGN کوتوله با استفاده از دادههای اولیه DESI» در دسترس خواهد بود. نویسنده اصلی این مقاله راگا دیپیکا پوجا، محقق پسادکترا در دانشگاه یوتا است.
۳۰۰ کاندیدای جدید بزرگترین مجموعه تاکنون هستند. تا پیش از این، تنها ۱۰۰ تا ۱۵۰ کاندیدا وجود داشت. این جهش عظیم در دادههای موجود است و تحقیقات آینده بدون شک به آن تکیه خواهند کرد تا در حل مسئله سیاهچالههای IMBH پیشرفت کنند.
«ثروت جدید کاندیداهای ما به ما کمک خواهد کرد تا این معماها را عمیقتر بررسی کنیم و درک ما از سیاهچالهها و نقش محوری آنها در تکامل کهکشانها غنیتر شود.»
راگا دیپیکا پوجا، از دانشگاه یوتا گفت.
کاندیداهای جدید در انتشار دادههای اولیه DESI شناسایی شدند که شامل دادههایی از ۲۰٪ از سال اول عملیات DESI است. دادهها شامل کاندیداهای سیاهچاله IMBH نبودند، بلکه DESI همچنین حدود ۱۱۵,۰۰۰ کهکشان کوتوله و طیفهایی از حدود ۴۱۰,۰۰۰ کهکشان را نیز شناسایی کرده است که عدد بسیار بزرگی است.
این دادهها به نویسنده اصلی پوجا و همکارانش اجازه داد تا رابطه بین تکامل کهکشانهای کوتوله و سیاهچالهها را بررسی کنند.
با وجود جرمهای فوقالعاده زیاد، سیاهچالهها به سختی شناسایی میشوند. حضور آنها از اثراتشان بر محیط اطراف استنباط میشود. در حضور آنها، ستارگان به سرعتهای بالا شتاب میگیرند. ستارگان پرسرعت یکی از سرنخها برای نشان دادن این است که کهکشان راه شیری یک سیاهچاله SMBH در مرکز خود دارد.
اخترشناسان بهطور یقین میدانند که همه کهکشانهای بزرگ مانند کهکشان ما یک سیاهچاله SMBH در مرکز خود دارند، اما این یقین در مورد کهکشانهای کوتوله کاهش مییابد. کهکشانهای کوتوله آنقدر کوچک هستند که ابزارهای ما به سختی قادر به مشاهده جزئیات آنها هستند، مگر آنکه سیاهچاله در حال تغذیه فعال باشد.
هنگامی که یک سیاهچاله بهطور فعال ماده مصرف میکند، بهعنوان یک هسته کهکشانی فعال (AGN) قابل مشاهده است. AGNها مانند مشعلهایی هستند که اخترشناسان را از حضور یک سیاهچاله آگاه میکنند.
«وقتی یک سیاهچاله در مرکز یک کهکشان شروع به تغذیه میکند، مقدار زیادی انرژی به اطراف خود آزاد میکند و به آنچه که به آن هسته کهکشانی فعال میگوییم، تبدیل میشود.» پوجا در یک بیانیه مطبوعاتی گفت. «این فعالیت دراماتیک مانند یک مشعل است که به ما اجازه میدهد سیاهچالههای پنهان را در این کهکشانهای کوچک شناسایی کنیم.»
تیم تحقیقاتی ۲,۵۰۰ کهکشان کوتوله حاوی هسته کهکشانی فعال را شناسایی کرده است که عدد شگفتانگیزی است. مانند کاندیداهای جدید IMBH، این بزرگترین نمونهای است که تاکنون کشف شده است. محققان مشخص کردند که ۲٪ از کهکشانهای کوتوله AGN داشتند که گامی بزرگ نسبت به ۰.۵٪ کشف شده در مطالعات دیگر است.
«این افزایش عمدتاً به اندازه کوچکتر فیبرهای DESI نسبت به SDSS <Sloan Digital Sky Survey> نسبت داده میشود که به شناسایی AGNهای با درخشندگی پایینتر در همان دامنه اندازه و سرخگسیل کمک میکند.» نویسندگان در مقاله خود توضیح میدهند.
اخترشناسان معتقدند که سیاهچالههای پیدا شده در کهکشانهای کوتوله باید در محدوده جرم میانه باشند. با این حال، تنها ۷۰ تا از کاندیداهای جدید IMBH با کاندیداهای AGN کوتوله همپوشانی دارند. این غیرمنتظره است و سوالات بیشتری را درباره سیاهچالهها، چگونگی تشکیل آنها و چگونگی تکامل آنها در کهکشانها به وجود میآورد.
«برای مثال، آیا ارتباطی بین سازوکارهای تشکیل سیاهچالهها و نوع کهکشانهایی که در آنها ساکن هستند وجود دارد؟» پوجا گفت. «ثروت جدید کاندیداهای ما به ما کمک خواهد کرد تا این معماها را عمیقتر بررسی کنیم و درک ما از سیاهچالهها و نقش محوری آنها در تکامل کهکشانها غنیتر شود.»
DESI تازه شروع کرده است. این کشفها با تنها بخش کوچکی از دادههای سال اول عملیات این ابزار بهدست آمده است و هنوز چندین سال دیگر عملیات آن ادامه خواهد داشت.
«افزایش مورد انتظار نمونه کاندیداهای AGN کوتوله در پنج سال آینده با DESI، مطالعات AGN در کهکشانهای کوتوله را تسریع خواهد کرد.» نویسندگان در تحقیقات خود مینویسند. «نمونه آماری کاندیداهای AGN کوتوله برای پاسخ به چندین سوال کلیدی مرتبط با تکامل کهکشانها در کوچکترین مقیاسها، از جمله نحوه انباشت در کهکشانهای کمجرم و تکامل همزمان کهکشانها و سیاهچالههای مرکزی آنها، ارزشمند خواهد بود.»
