การสำรวจสำมะโนจักรวาลจะเพิ่มจำนวนหลุมดำที่ทราบในกาแลคซีแคระเป็นสามเท่า

การสำรวจสำมะโนประชากรขนาดมหึมาของจักรวาลมีจำนวนหลุมดำกัมมันต์ที่ทราบกันว่าอาศัยอยู่ในกาแลคซีจิ๋วมากกว่าสามเท่า และพบว่ามีหลุมดำมวลมิดเดิลเวทจำนวนมากที่สุดเท่าที่เคยมีมา

แบบสำรวจปรากฏขึ้นกาแลคซีแคระประมาณ 2,500 แห่งที่ป้อนอาหารให้กับหลุมดำที่ศูนย์ของพวกเขา เพิ่มขึ้นจากประมาณ 500 แห่งที่รู้จักกันมาก่อน นักวิจัยรายงานในรายงานที่ส่งไปยัง arXiv.org เมื่อวันที่ 31 ตุลาคม ทีมงานยังพบสินค้าใหม่เกือบ 300 รายการผู้สมัคร เพิ่มขึ้นจากการตรวจจับที่เป็นไปได้ก่อนหน้านี้ประมาณ 70 ครั้ง(SN: 9/2/20)-

นั่นก็เพียงพอแล้วที่จะเริ่มศึกษาหลุมดำเหล่านี้เป็นกลุ่ม แทนที่จะแยกเดี่ยว นักดาราศาสตร์ Ragadeepika Pucha จากมหาวิทยาลัยยูทาห์ในซอลท์เลคซิตี้ กล่าว การศึกษาขนาดใหญ่ดังกล่าวสามารถไขปริศนามากมายว่าหลุมดำและกาแลคซีของพวกมันวิวัฒนาการมาด้วยกันได้อย่างไร

กาแลคซีขนาดใหญ่ทุกแห่งดูเหมือนจะมีศูนย์กลางอยู่รอบหลุมดำมวลมหาศาล ยักษ์ใหญ่เหล่านี้มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์มากกว่าล้านเท่า แต่นักดาราศาสตร์ไม่แน่ใจว่าหลุมดำไปอยู่ที่นั่นได้อย่างไร

“มันเป็นคำถามไก่หรือไข่ระหว่างกาแลคซีกับหลุมดำ” Stéphanie Juneau ผู้เขียนร่วม นักดาราศาสตร์จาก NOIRLab ในทูซอนกล่าว “อันไหนก่อตัวก่อน? คนหนึ่งควบคุมอีกคนหนึ่งหรือเปล่า?”

กาแลคซีแคระและหลุมดำขนาดกลางอาจเป็นสถานที่ที่ดีที่สุดในการค้นหาคำตอบ เชื่อกันว่าการวิ่งเหล่านี้แสดงถึงระยะแรกสุดของกาแลคซีและการเติบโตของหลุมดำ ซึ่งเป็นวัตถุที่หลุดรอดจากการรวมตัวกันหลายครั้งกับหลุมดำและกาแลคซีอื่นๆ ในช่วงเวลาของจักรวาล

“เพื่อให้ได้ภาพที่สมบูรณ์ของการกำเนิดและวิวัฒนาการของกาแลคซี เราต้องเข้าใจว่ากาแลคซีขนาดเล็กเหล่านี้มีวิวัฒนาการและเติบโตอย่างไร” Pucha กล่าว

Pucha และเพื่อนร่วมงานของเธอหันมาใช้ข้อมูลในยุคแรกๆ จากโครงการที่กล้องโทรทรรศน์ Mayall ในรัฐแอริโซนา เพื่อสร้างแผนที่จักรวาล 3 มิติขนาดมหึมา ในปีแรกเพียงปีเดียว การสำรวจเครื่องมือสเปกโทรสโกปีพลังงานมืดหรือ DESI (SN: 4/4/24)- ทีมงานได้ค้นหากาแลคซีแคระที่รวบรวมกาแลคซีเหล่านั้นซึ่งเปล่งแสงความยาวคลื่นที่เชื่อมโยงกับจานร้อนของก๊าซและฝุ่นที่หมุนวนรอบหลุมดำที่ป้อนอาหารอย่างแข็งขัน

ทีมงานพบว่าประมาณร้อยละ 2 ของกาแลคซีแคระเกือบ 115,000 แห่งในการศึกษานี้ปล่อยแสงดังกล่าวออกมา การสำรวจก่อนหน้านี้พบหลุมดำกัมมันต์ในกาแลคซีแคระเพียง 0.5 เปอร์เซ็นต์

ทีมงานยังได้ระบุมวลของหลุมดำในกาแลคซีมากกว่า 4,000 แห่ง ไม่ว่าจะเป็นแคระหรือไม่ใช่ จากนั้นมันก็ค้นหาโดยมีมวลอยู่ระหว่าง 100 ถึงหนึ่งล้านเท่าของดวงอาทิตย์(SN: 8/2/60)-

“สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญมากเพราะมันบอกเราว่าหลุมดำดวงแรกก่อตัวขึ้นในจักรวาลได้อย่างไร” Pucha กล่าว หากหลุมดำเริ่มต้นจากจุดเล็กๆ และเติบโตผ่านการรวมกับหลุมดำอื่นๆ จักรวาลก็ควรจะเกลื่อนไปด้วยมวลมิดเดิ้ลเวทที่แสดงถึงการเติบโตระหว่างระยะต่างๆ

Pucha และเพื่อนร่วมงานพบการตรวจจับอย่างมั่นใจประมาณ 150 ครั้งในข้อมูล DESI และจำนวนการตรวจจับเบื้องต้นที่เท่ากัน ผลที่ได้บ่งชี้ว่าหลุมดำหลุมแรกในจักรวาลนั้นค่อนข้างเบา แต่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ หรือ JWST ก็ปรากฏขึ้นอย่างน่าประหลาดใจเช่นกัน (SN: 1/11/24)- Pucha กล่าวว่านั่นอาจหมายความว่า JWST ยังไม่เคยเห็นหลุมดำที่เก่าแก่ที่สุดในจักรวาล

การสำรวจครั้งนี้อาจพบเพียงส่วนยอดของภูเขาน้ำแข็ง ชุดข้อมูลปีแรกเต็มคาดว่าจะเปิดตัวในเดือนมีนาคมหรือเมษายน พ.ศ. 2568 และจะมีกาแลคซีเพิ่มมากขึ้น

แถมยังมีหลุมดำอีกมากมายให้พบอีกอย่างไม่ต้องสงสัย “พวกเขาค้นพบสิ่งที่เป็นจุดสนใจที่สว่างจริงๆ” Mallory Molina นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแวนเดอร์บิลต์ในแนชวิลล์ ซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ DESI กล่าว “แม้จะมีเครื่องมือตรวจจับที่เรียบง่ายที่สุดที่เรามี [นักวิจัยก็ยัง] ยังคงพบจำนวนมากในแบบสำรวจนี้ ยังมีอะไรอีกมากมายให้สำรวจ”