在一個星系的中心，一個巨大的黑洞為一股電離氣體提供動力。
巨大的黑洞是如何變得如此巨大的？長期以來，天文學家們一直有證據表明，黑洞的質量不超過幾十個太陽，還有數百萬——或十億——潛伏在星系中心的太陽質量巨獸。但是中等大小的，有成千上萬的太陽質量，似乎是缺失的。他們的缺席迫使理論家們提出，超大質量黑洞並不是通過緩慢消耗物質逐漸增長，而是以某種方式成為了現成的巨人。
現在，天文學家似乎已經找到了一些缺失的中值。一個國際小組仔細研究了一個星系光譜的檔案，發現了300多個小星系，它們的核心是中等質量黑洞（IMBHs）的特徵。他們證實，其中10名候選人確實通過諮詢其他數據集確實有中量級黑洞，這讓他們相信，最初的名單“必須至少包括幾十個真正的IMBHs”，馬薩諸塞州坎布里奇的史密森天體物理觀測臺的組長Igor Chilingarian說。
聖地亞哥的智利天主教大學的Ezequiel Treister沒有參與這項研究，他向團隊的偵探工作致敬。“黑洞的測量是非常困難的;我們已經嘗試這麼做很多年了。德克薩斯大學奧斯汀分校的Volker Bromm說，該團隊的技術“非常新穎”，並稱他們的工作“細緻而負責”。研究人員說，這些發現可能會揭開超大質量黑洞形成的神秘面紗。
任何尺寸的黑洞都很難找到，因為它們不會發出自己的光。它們可以通過吸收附近的氣體和塵埃來顯示自己，在發射x射線的過程中如此猛烈地加熱。來自許多星系中心的x射線洩露了超大質量黑洞的存在，即所謂的活動星系核（agn）。但是，IMBH的x射線信號將會微弱，而現有的x射線衛星則是針對遙遠的來源的詳細觀測，而不是對多個星系的廣泛調查。例如，美國宇航局錢德拉x射線天文臺的檔案只覆蓋了2.5%的天空。
因此，Chilingarian的團隊在斯隆數字巡天調查（SDSS）收集的930萬個星系光譜的目錄中尋找了另一種可觀測的光信號。由AGN產生的x射線在星系凸起的周圍形成了氫氣雲，使它們處於特定的頻率，在星系的光譜中產生不同的峰值。最靠近黑洞的雲以高速旋轉，通過多普勒效應改變頻率，並將每一個光譜峰都抹去。遠處的氣體雲移動得更慢，所以山峰依然銳利。為了識別出有小AGN的星系，研究小組尋找的是在頂部尖銳的光譜峰值，但在底部被抹去。
對SDSS目錄的搜索產生了305名候選人。由於其他短期現象可能會模仿關鍵信號，研究小組還檢查了其他的調查，收集了不同的時間，以確保候選星系顯示的是相同的峰值。他們還在智利用巨大的麥哲倫望遠鏡檢查了一些星系。但是，一個AGN的真正關鍵是x射線信號，所以研究小組搜索了來自NASA的錢德拉和Swift衛星的存檔觀測數據，以及歐洲的x射線多鏡任務，以確定他們是否已經觀察到這些候選者中的任何一個。研究小組在arXiv發表的一篇論文中報告了最後的10個短名單，並提交給了天體物理學雜誌。
即使是這樣的小數字也挑戰了最近關於超大質量黑洞形成的想法。理論家們需要的是一種簡單的漸進增長的方案，不僅因為IMBHs缺失了，還因為天文學家已經發現了巨大的類星體——非常明亮的AGNs——當宇宙還不到10億年的時候就會發光。哈佛大學的理論學家阿維勒布問道：“在早期，巨大的黑洞怎麼能長得這麼大呢？”
Loeb和其他人提出，在早期宇宙中，巨大的氣體雲直接坍縮成巨大的黑洞，形成了太陽質量的10萬到100萬倍，形成了早期類星體的種子。這一情景將解釋信息的生成速度和缺乏IMBHs的情況。
然而，新的研究結果表明，至少有一些超大質量的黑洞是從較小的種子中生長出來的。這10個被確認的IMBHs符合一種逐漸增長的模式：它們的質量與周圍星系凸起的大小相關聯，這表明每個黑洞都與它的宿主步調一致。特雷斯特說，顯而易見的結論是，“沒有一種情況：都發生了。”現在的問題是，哪個更常見？”
Bromm說，直接坍塌可能只在早期宇宙中發生，因為當時恆星和星系的建築材料是不同的。大爆炸只產生了氫和一點氦。更重的元素在數百萬年後加入了這一組合，在早期的恆星鍛造了這些元素，然後在它們死後將它們分散開來。一旦出現，較重的元素就會幫助原始氣體冷卻，因為它們在高溫下被電離，導致氣體發光並散發熱量。較冷的氣體雲更有可能分裂成許多恆星——小黑洞的種子。與此相反，一個熱雲可能會坍縮成一個巨大的物體，在暗物質的引力作用下一點點的幫助，Bromm建議。他承認，這是一種罕見的“宇宙奇蹟”。
要找出哪個場景占主導地位，唯一的辦法就是找到更多的中值。Chilingarian表示，障礙在於缺乏x射線調查。德國製造的x射線探測望遠鏡預計將於今年晚些時候或明年年初在俄羅斯天文臺Spektr-RG上發射。“它會產生一個非常好的數據集，”Chilingarian說。他打賭，它將產生數百個被確認的IMBHs——並進一步揭示黑洞的起源。
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