หลุมดำที่เข้าใจยากที่สุดในจักรวาลไม่ใช่หลุมที่ใหญ่หรือเล็ก ๆ พวกเขาเป็นสื่อกลาง - และทีมนักดาราศาสตร์ได้เสนอวิธีการใหม่โดยใช้ระลอกคลื่นในเวลาอวกาศ-เพื่อตามล่าพวกเขา
เป็นที่รู้จักรูดำมาในสองสายพันธุ์ทั่วไป มีหลุมดำมวลดาวฤกษ์ซึ่งมีตั้งแต่ไม่กี่ถึงไม่กี่ครั้งที่มวลของดวงอาทิตย์ และจากนั้นก็มีหลุมดำมวลมหาศาลซึ่งมีมวลตั้งแต่ดวงอาทิตย์นับล้านจนถึงมวลแสงอาทิตย์ 50 พันล้าน-
นักดาราศาสตร์ตั้งทฤษฎีว่าอาจมีหลุมดำบางตัวที่ติดอยู่ระหว่างสุดขั้วทั้งสองนี้เรียกว่าหลุมดำมวลกลาง (IMBHS) โดยมีมวลสองพันเท่าของดวงอาทิตย์ แต่มีการจับหนึ่งครั้ง: แม้จะค้นหาพวกเขามานานหลายทศวรรษเรายังไม่พบเลย และทีมนักดาราศาสตร์เขียนบนเซิร์ฟเวอร์ preprintarxiv.orgได้เสนอวิธีการใหม่ในการล่าสัตว์ให้กับ IMBHS โดยใช้ระลอกคลื่นที่ละเอียดอ่อนในเวลาอวกาศที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของหลุมดำผ่านศูนย์กลางของทางช้างเผือก-
นักดาราศาสตร์ต้องการค้นหา IMBH อย่างยิ่งเพราะมันจะช่วยให้พวกเขารวมประวัติการก่อตัวของหลุมดำเข้าด้วยกัน เท่าที่เราเข้าใจในปัจจุบันหลุมดำยักษ์ไม่ได้เกิดมาอย่างนั้น แต่พวกเขาเริ่มต้นจากหลุมดำมวลตัวเอก จากนั้นกว่าร้อยล้านปีที่ผ่านมาพวกเขาก็พ่นเศษวัสดุใด ๆ ที่เดินเข้ามาใกล้เกินไปและพวกเขาก็ทำเช่นกันพบกันและรวมกันบอลลูนอย่างรวดเร็วในขนาดปัจจุบันที่น่าประทับใจ การเติบโตอย่างรวดเร็วนั้นแสดงให้เห็นว่าควรจะมี IMBHs เหลืออยู่เพียงไม่กี่ตัวเพราะขนาดของหลุมดำขนาดนั้นแสดงให้เห็นถึงระยะชั่วคราวเพียงช่วงเวลาของหลุมดำที่จะช่วยชีวิต
อย่างไรก็ตามรูปแบบอื่น ๆ ของการก่อตัวของหลุมดำแนะนำว่า IMBHS อาจเป็นเรื่องธรรมดาและยากที่จะตรวจจับ ยกตัวอย่างเช่นเงื่อนไขที่คับแคบของแกนกาแล็คซี่อาจสุกงอมในการผลิตหลุมดำขนาดใหญ่ แต่ไม่ได้มีขนาดใหญ่นับพัน แต่ IMBHs เหล่านั้นอาจถูกซ่อนอยู่ในฐานะหลุมดำมวลมหาศาลในศูนย์กลางของกาแลคซีมากจะครอบงำการสังเกตของเรา
เพื่อหยอกล้อความเป็นไปได้เหล่านี้ผู้เขียนการศึกษาใหม่หวังว่าจะใช้เสาอากาศอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์เลเซอร์ (LISA) ซึ่งเป็นเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงที่วางแผนไว้สำนักงานอวกาศยุโรปหวังว่าจะเปิดตัวในปี 2037 หอดูดาวจะตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงซึ่งเป็นระลอกคลื่นที่บอบบางในเวลาก่อนทำนายโดยไอน์สไตน์ขณะที่พวกเขาล้างผ่านระบบสุริยะ หอสังเกตการณ์บนพื้นดินที่คล้ายกันเช่นหอดูดาวคลื่นความโน้มถ่วงเลเซอร์ (LIGO) และราศีกันย์ประสบความสำเร็จอย่างมากในการตรวจจับการควบรวมกิจการของหลุมดำมวลดาวฤกษ์ แต่เครื่องมือเหล่านั้นไม่ไวต่อความถี่ที่จำเป็นในการตรวจจับสัญญาณจากสิ่งที่ใหญ่กว่า
ลิซ่าจะประกอบด้วยดาวเทียมสามดวงที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ซึ่งจะตรวจสอบระยะทางในหมู่พวกเขาอย่างต่อเนื่อง เมื่อคลื่นความโน้มถ่วงมาถึงดาวเทียมจะตรวจจับลายเซ็นบอกเล่าเช่นทุ่นในมหาสมุทรที่ตระหนักถึงคลื่นยักษ์ที่ผ่านมา
ในการค้นหา IMBHS นักดาราศาสตร์ต้องหวังว่าจะได้พักโชคดี หาก IMBH ในศูนย์กาแล็คซี่เกิดขึ้นเพื่อจับเศษซากที่มีความหนาแน่นสูง (เช่นหลุมดำขนาดเล็กดาวนิวตรอนหรือคนแคระขาว) กระบวนการจะปล่อยคลื่นความโน้มถ่วงที่ Lisa สามารถตรวจจับได้ เนื่องจาก IMBH เองจะโคจรรอบหลุมดำกลางมวลกลางคลื่นแรงโน้มถ่วงเหล่านี้จะได้รับการเปลี่ยนแปลงแบบ doppler (เช่นการเปลี่ยนความถี่จากรถพยาบาลที่ผ่าน) เนื่องจากการเคลื่อนไหวของ IMBH
หาก Imbhs เพียงพอที่จะแฝงตัวอยู่ในแกนกาแล็คซี่ของเราการกระทำที่เงียบสงบเหล่านี้อาจทำให้ลายเซ็นที่ละเอียดอ่อนในคลื่นความโน้มถ่วง วิธีการที่เสนอนั้นยังห่างไกลจากความสมบูรณ์อย่างไรก็ตาม Lisa จะสามารถตรวจจับ IMBHS ได้หากมีช่วงมวลตั้งแต่ 1,000 ถึง 100,000 มวลแสงอาทิตย์ มันเป็นระยะยาวที่ต้องแน่ใจ แต่มันอาจใช้งานได้
