Även om svarta hål och småbarn inte verkar ha mycket gemensamt, de är anmärkningsvärt lika i en aspekt:​​båda är smutsiga ätare, genererar gott om bevis för att en måltid har ägt rum.

Men medan man kan lämna efter sig spillning av pasta eller stänk av yoghurt, den andra skapar ett efterspel av häpnadsväckande proportioner. När ett svart hål slukar en stjärna, det producerar vad astronomer kallar en "tidvattenavbrottshändelse". Strimlingen av den olyckliga stjärnan åtföljs av ett utbrott av strålning som kan överglänsa det kombinerade ljuset från varje stjärna i det svarta hålets värdgalax i månader, jämna år.

I en tidning publicerad i The Astrophysical Journal , ett team av astronomer ledda av Sixiang Wen, en postdoktorand forskningsassistent vid University of Arizona Steward Observatory, använd röntgenstrålar som sänds ut av en tidvattenavbrottshändelse känd som J2150 för att göra de första mätningarna av både det svarta hålets massa och spinn. Det här svarta hålet är av en speciell typ - ett svart hål med medelmassa - som länge har undgått observation.

"Det faktum att vi kunde fånga detta svarta hål medan det slukade en stjärna erbjuder en enastående möjlighet att observera vad som annars skulle vara osynligt, sa Ann Zabludoff, UArizona professor i astronomi och medförfattare på tidningen. "Inte bara det, genom att analysera blossen kunde vi bättre förstå denna svårfångade kategori av svarta hål, som mycket väl kan stå för majoriteten av svarta hål i galaxernas centrum."

Genom att omanalysera röntgendata som används för att observera J2150 flare, och jämföra det med sofistikerade teoretiska modeller, författarna visade att denna flamma verkligen härrörde från ett möte mellan en olycklig stjärna och ett svart hål med medelmassa. Det mellanliggande svarta hålet i fråga är av särskilt låg massa - för ett svart hål, det vill säga - väger in på ungefär 10, 000 gånger solens massa.

"Röntgenstrålningen från den inre skivan som bildas av skräpet från den döda stjärnan gjorde det möjligt för oss att härleda massan och spinn av detta svarta hål och klassificera det som ett mellanliggande svart hål, " sa Wen.

Dussintals tidvattenstörningar har setts i mitten av stora galaxer med supermassiva svarta hål, och en handfull har också observerats i mitten av små galaxer som kan innehålla mellanliggande svarta hål. Dock, Tidigare data har aldrig varit tillräckligt detaljerade för att bevisa att en enskild tidvattenstörning drevs av ett mellanliggande svart hål.

"Tack vare moderna astronomiska observationer, vi vet att mitten av nästan alla galaxer som liknar eller är större i storlek än vår Vintergatan är värd för centrala supermassiva svarta hål, " sa studiens medförfattare Nicholas Stone, en universitetslektor vid hebreiska universitetet i Jerusalem. "Dessa behemoths varierar i storlek från 1 miljon till 10 miljarder gånger massan av vår sol, och de blir kraftfulla källor för elektromagnetisk strålning när för mycket interstellär gas faller i deras närhet."

Massan av dessa svarta hål korrelerar nära med den totala massan av deras värdgalaxer; de största galaxerna är värd för de största supermassiva svarta hålen.

"Vi vet fortfarande väldigt lite om förekomsten av svarta hål i mitten av galaxer som är mindre än Vintergatan, " sa medförfattare Peter Jonker vid Radboud University och SRON Netherlands Institute for Space Research, båda i Nederländerna. "På grund av observationsbegränsningar, det är utmanande att upptäcka centrala svarta hål som är mycket mindre än 1 miljon solmassor."

Trots deras förmodade överflöd, ursprunget till supermassiva svarta hål är fortfarande okänt, och många olika teorier försöker förklara dem för närvarande, enligt Jonker. Mellanmassa svarta hål kan vara fröna från vilka supermassiva svarta hål växer.

"Därför, om vi får bättre koll på hur många mellanliggande svarta hål som finns där ute, det kan hjälpa till att avgöra vilka teorier om supermassiva svarta håls bildning som är korrekta, " han sa.

Ännu mer spännande, enligt Zabludoff, är måttet på J2150:s snurr som gruppen lyckades få. Spinnmätningen har ledtrådar om hur svarta hål växer, och möjligen till partikelfysik.

Detta svarta hål har en snabb snurr, men inte snabbast möjliga snurr, Zabludoff förklarade, ställer frågan om hur det svarta hålet hamnar med ett snurr i detta intervall.

"Det är möjligt att det svarta hålet bildades på det sättet och inte har förändrats mycket sedan dess, eller att två svarta hål med medelmassa nyligen slogs samman för att bilda detta, ", sa hon. "Vi vet att det snurrande vi mätte utesluter scenarier där det svarta hålet växer under lång tid från att stadigt äta gas eller från många snabba gassnacks som kommer från slumpmässiga håll."

Dessutom, spinnmätningen tillåter astrofysiker att testa hypoteser om mörk materias natur, som tros utgöra det mesta av materia i universum. Mörk materia kan bestå av okända elementarpartiklar som ännu inte setts i laboratorieexperiment. Bland kandidaterna finns hypotetiska partiklar som kallas ultralätta bosoner, Stone förklarade.

"Om dessa partiklar finns och har massor i ett visst område, de kommer att förhindra att ett svart hål med medelmassa får en snabb snurr, " sa han. "Ändå snurrar J2150:s svarta hål snabbt. Så, vår spinmätning utesluter en bred klass av ultralätta bosonteorier, visar upp värdet av svarta hål som utomjordiska laboratorier för partikelfysik."

I framtiden, nya observationer av floskler av tidvattenavbrott kan låta astronomer fylla i luckorna i det svarta hålets massfördelning, hoppas författarna.

"Om det visar sig att de flesta dvärggalaxer innehåller svarta hål med mellanmassa, då kommer de att dominera takten för störningar av stjärnornas tidvatten, ", sa Stone. "Genom att anpassa röntgenstrålningen från dessa bloss till teoretiska modeller, vi kan genomföra en inventering av befolkningen med medelstora svarta hål i universum, " tillade Wen.

Att göra det, dock, fler tidvattenstörningar måste observeras. Det är därför astronomer hyser stora förhoppningar om nya teleskop som kommer online snart, både på jorden och i rymden, inklusive Vera C. Rubin-observatoriet, även känd som Legacy Survey of Space and Time, eller LSST, som förväntas upptäcka tusentals tidvattenstörningar per år.