Ett team av astrofysiker som leds av Columbia University har upptäckt ett dussin svarta hål samlade runt Skytten A* (Sgr A*), det supermassiva svarta hålet i mitten av Vintergatan. Fyndet är det första som stöder en decennier gammal förutsägelse, öppnar upp otaliga möjligheter att bättre förstå universum.

"Allt du någonsin vill lära dig om hur stora svarta hål interagerar med små svarta hål, du kan lära dig genom att studera denna distribution, "sade Columbia Astrofysiker Chuck Hailey, meddirektör för Columbia Astrophysics Lab och huvudförfattare till studien. "Vintergatan är egentligen den enda galaxen vi har där vi kan studera hur supermassiva svarta hål interagerar med små eftersom vi helt enkelt inte kan se deras interaktioner i andra galaxer. På ett sätt, Detta är det enda laboratoriet vi har för att studera detta fenomen. "

Studien visas i 5 april -numret av Natur .

I mer än två decennier har forskare har utan framgång sökt bevis för att stödja en teori om att tusentals svarta hål omger supermassiva svarta hål (SMBH) i mitten av stora galaxer.

"Det finns bara cirka fem dussin kända svarta hål i hela galaxen - 100, 000 ljusår breda - och det ska finnas 10, 000 till 20, 000 av dessa saker i en region bara sex ljusår bred som ingen har kunnat hitta, "Sa Hailey, tillägger att omfattande fruktlösa sökningar har gjorts efter svarta hål runt Sgr A*, närmast SMBH till jorden och därför den enklaste att studera. "Det har inte funnits mycket trovärdiga bevis."

Han förklarade att Sgr A* är omgiven av en gloria av gas och damm som ger den perfekta grogrunden för massiva stjärnors födelse, som lever, dö och kan förvandlas till svarta hål där. Dessutom, svarta hål utanför halo tros falla under påverkan av SMBH när de tappar sin energi, får dem att dras in i närheten av SMBH, där de hålls fångna av dess kraft.

Medan de flesta av de fångade svarta hålen förblir isolerade, några fångar och binder till en stjärna som går bildar en stjärna binär. Forskare tror att det finns en stor koncentration av dessa isolerade och parade svarta hål i Galactic Center, bildar en täthet som blir mer trångt när avståndet till SMBH minskar.

Förr, misslyckade försök att hitta bevis för en sådan kramp har fokuserat på att leta efter den ljusa utbrottet av röntgenglöd som ibland förekommer i svarthåls binärer

"Det är ett självklart sätt att vilja leta efter svarta hål, "Sa Hailey, "men Galactic Center är så långt borta från jorden att dessa utbrott bara är starka och ljusa nog att se ungefär en gång var 100 till 1, 000 år. "För att upptäcka binära bin i svarta hål då, Hailey och hans kollegor insåg att de skulle behöva leta efter svagare, men stadigare röntgenstrålar avges när binärfilerna är i inaktivt tillstånd.

"Det skulle vara så enkelt om binära bin i svarta hål rutinmässigt avger stora utbrott som neutronstjärna binärer gör, men det gör de inte, så vi var tvungna att hitta ett annat sätt att leta efter dem, "Sa Hailey." Isolerad, oförbundna svarta hål är bara svarta - de gör ingenting. Så att leta efter isolerade svarta hål är inte heller ett smart sätt att hitta dem. Men när svarta hål parar sig med en stjärna med låg massa, äktenskapet avger röntgenutbrott som är svagare, men konsekvent och detekterbar. Om vi ​​kunde hitta svarta hål som är kopplade till lågmassestjärnor och vi vet vilken bråkdel av svarta hål som kommer att para sig med lågmassestjärnor, vi kunde vetenskapligt utläsa befolkningen av isolerade svarta hål där ute. "

Hailey och kollegor vände sig till arkivdata från Chandra röntgenobservatorium för att testa deras teknik. De sökte efter röntgensignaturer av binära bin i svarta hål med låg massa i deras inaktiva tillstånd och kunde hitta 12 inom tre ljusår, av Sgr A*. Forskarna analyserade sedan egenskaperna och den spatiala fördelningen av de identifierade binära systemen och extrapolerade från sina observationer att det måste finnas allt från 300 till 500 svarta hål med låg massa binärer och cirka 10, 000 isolerade svarta hål i området kring Sgr A*.

"Detta fynd bekräftar en stor teori och konsekvenserna är många, "Hailey sa." Det kommer att avsevärt öka gravitationsvågforskningen eftersom kunskap om antalet svarta hål i mitten av en typisk galax kan hjälpa till att bättre förutsäga hur många gravitationella våghändelser som kan förknippas med dem. All information astrofysiker behöver är i mitten av galaxen. "

Haileys medförfattare på tidningen inkluderar:Kaya Mori, Michael E. Berkowitz, och Benjamin J. Hord, hela Columbia University; Franz E. Bauer, från Instituto de Astrofísica, Facultad de Física, Pontificia, Universidad Católica de Chile, Millennium Institute of Astrophysics, Vicuña Mackenna, och Space Science Institute; och Jaesub Hong, från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.