天文學家發現300個稀有黑洞，揭開宇宙巨獸成長之謎

黑洞如何從微小種子成長為宇宙巨獸，一直是天文學界的一大謎團。最近，一項破紀錄的研究發現了300個潛在的「缺失環節黑洞」，這或許能幫助我們解開這個謎題。

天文學家利用暗能量光譜儀（DESI），在宇宙中發現了一批珍貴的黑洞，其中許多是黑洞演化過程中罕見的「缺失環節」。這項研究掃描了41萬個星系，發現了2500個擁有黑洞的矮星系候選者，以及300個中等質量黑洞候選者。這是迄今為止發現的最大規模的此類黑洞群。

這些資料將幫助天文學家更深入地理解黑洞如何從微小種子成長，以及它們如何影響周圍星系的形成。研究結果已於2月19日發表在《天體物理學雜誌》上，並可在arXiv預印本資料庫中免費閱讀。

「當星系中心的黑洞開始吞噬物質時，它會釋放出巨大的能量，轉變成我們所說的活躍星系核，」主要作者、猶他大學天文學家Ragadeepika Pucha在一份宣告中表示。「這種劇烈的活動就像一個信標，讓我們能夠識別這些小星系中隱藏的黑洞。」

黑洞由巨大恆星坍塌形成，並透過吞噬氣體、塵埃、恆星和其他黑洞來成長。對於這些貪婪的時空裂縫，摩擦會使旋入其中的物質加熱並發出光，這些光可以被望遠鏡探測到，從而將它們轉變為活躍星系核（AGN）。

天體物理學家確信，所有大質量星系，包括我們的銀河系，其中心都含有黑洞，但在矮星系中找到較小黑洞的證據要困難得多，因為它們的體積較小。

目前已知的黑洞根據其大小大致分為兩類：恆星質量黑洞，其質量從幾倍到幾十倍太陽質量不等；以及超大質量黑洞，這些宇宙巨獸的質量可以從幾百萬到約400億倍太陽質量不等。然而，黑洞如何從質量尺度的一端膨脹到另一端的證據卻非常稀少。這是因為中等質量黑洞——理論上質量範圍在100到10萬倍太陽質量之間——是宇宙中最難以捉摸的黑洞。雖然科學家已經發現了150個有潛力的候選者，但尚未有中等質量黑洞被明確確認存在。

為了尋找AGN和中等質量黑洞，研究人員使用了DESI，這是一種安裝在亞利桑那州尼古拉斯·U·梅亞爾4米望遠鏡上的儀器，它能夠精確定位數百萬個星系的每月位置，以研究宇宙如何膨脹到今天的狀態。

透過篩選DESI計劃五年執行中第一年收集的資料，科學家發現了前所未有的矮星系和中等質量黑洞候選者數量——後者的總數增加了三倍。這一大規模發現極大地擴充套件了天體物理學家研究這些宇宙謎團的資料集，但也帶來了一些新的謎團。

例如，矮星系中的黑洞預計會落在中等質量範圍內——然而，在新發現的中等質量黑洞候選者中，只有70個與矮星系AGN候選者重疊。研究團隊的下一步將是探索這些令人困惑的結果及其引發的問題。

「例如，黑洞形成的機制與它們所處的星系型別之間是否存在任何關係？」Pucha說。「我們豐富的新候選者將幫助我們更深入地探索這些謎團，豐富我們對黑洞及其在星系演化中關鍵作用的理解。」