En ny sökning ledd av Montana State University har avslöjat mer än ett dussin massiva svarta hål i dvärggalaxer som tidigare ansågs vara för små för att vara värd för dem, och förvånade forskare med sin plats i galaxerna.

Studien, leds av MSU-astrofysikern Amy Reines, sökte 111 dvärggalaxer inom en miljard ljusår från jorden med hjälp av National Science Foundations Karl G. Jansky Very Large Array vid National Radio Astronomy Observatory, två timmar utanför Albuquerque på slätterna i New Mexico. Reines identifierade 13 galaxer som "nästan säkert" är värd för massiva svarta hål och hittade något oväntat:Majoriteten av de svarta hålen var inte på den plats hon förväntade sig.

"Alla svarta hål jag hade hittat tidigare var i mitten av galaxer, sa Reines, en biträdande professor vid institutionen för fysik i College of Letters and Science och en forskare vid MSU:s eXtreme Gravity Institute. "Dessa strövade runt i utkanten. Jag blev imponerad när jag såg det här."

eXtreme Gravity Institute samlar fysiker och astronomer för att studera fenomen där gravitationskrafterna är så starka att de suddar ut separationen mellan rum och tid, som big bang, neutronstjärnor och svarta hål.

Det finns två huvudtyper av svarta hål, otroligt täta områden i rymden med gravitationskrafter som är tillräckligt starka för att fånga ljus. Mindre, stjärnsvarta hål bildas när stora stjärnor dör och är ungefär 10 gånger massan av vår sol, enligt Reines. Den andra typen, kända som supermassiva eller massiva svarta hål, tenderar att finnas i mitten av galaxer och kan ha massor av miljoner eller till och med miljarder av vår sol. Forskare vet inte hur de skapas.

Vintergatan, en spiralgalax som består av någonstans mellan 100 och 400 miljarder stjärnor, har ett massivt svart hål i mitten, Skytten A*. Dvärggalaxer kan ha vilken form som helst, men är mycket mindre än Vintergatan, med upp till några miljarder stjärnor.

Reines resultat bekräftar förutsägelser från nya datorsimuleringar av Jillian Bellovary, en biträdande professor vid Queensborough Community College i New York och forskningsassistent vid American Museum of Natural History, som postulerade att svarta hål ofta kan vara utanför centrum i dvärggalaxer på grund av hur galaxer interagerar när de rör sig genom rymden. Fynden kan förändra hur forskare letar efter svarta hål i dvärggalaxer i framtiden.

"Vi måste utöka sökningarna för att rikta in oss på hela galaxen, inte bara kärnorna där vi tidigare förväntade oss att svarta hål skulle vara, sa Reines.

Reines papper, "Ett nytt prov på (vandrande) massiva svarta hål i dvärggalaxer från högupplösta radioobservationer, " publicerades 3 januari i The Astrofysisk tidskrift , och Reines rapporterade fynden vid American Astronomical Society möte i Honolulu, Hawaii, den 5 januari.

Reines har sökt himlen efter svarta hål i ett decennium. Som doktorand vid University of Virginia, hon fokuserade på stjärnbildning i dvärggalaxer, men i sin forskning hittade hon något annat som fångade hennes intresse:ett massivt svart hål "i en liten dvärggalax där det inte var tänkt att vara."

Trettio miljoner ljusår från jorden, dvärggalaxen Henize 2-10 ansågs tidigare vara för liten för att vara värd för ett massivt svart hål. Konventionell visdom berättade för oss att alla massiva galaxer med en sfäroidal komponent har ett massivt svart hål, Reines förklarade, och det gjorde inte små dvärggalaxer. Ändå hittade Reines en i mitten av dvärggalaxen. Det var ett "eureka"-ögonblick, Hon sa. Hennes resultat publicerades i tidskriften Natur 2011 och Reines vände sin forskning till att söka efter andra svarta hål i dvärggalaxer.

"När jag började leta efter dessa saker med flit, Jag började hitta ett helt gäng, sa Reines.

Hennes nästa sökning av universum skiftade till visuella data snarare än radiosignaler. Den avslöjade över 100 möjliga svarta hål i den första systematiska sökningen av ett föräldraprov på mer än 40, 000 dvärggalaxer. För hennes senaste sökning, beskrivs i tidningen som släpptes denna månad, Reines ville gå tillbaka och leta efter radiosignaturer i det provet, som hon sa skulle tillåta henne att hitta massiva svarta hål i stjärnbildande dvärggalaxer. Endast en galax identifierades med båda metoderna.

"Det finns massor av möjligheter att göra nya upptäckter eftersom att studera svarta hål i dvärggalaxer är ett nytt område, ", sa hon. "Människor är definitivt fängslade av svarta hål. De är mystiska och fascinerande föremål."

Reines upptäckter har gjutit ny energi i sökandet efter svarta hål i dvärggalaxer, öppnar upp nya områden inom astrofysik när hon och andra forskare försöker upptäcka hur dessa massiva svarta hål bildas.

"När nya upptäckter bryter mot vår nuvarande förståelse av hur saker fungerar, vi hittar ännu fler frågor än vi hade tidigare, sa Yves Idzerda, prefekt för institutionen för fysik vid MSU.