在一个星系的中心，一个巨大的黑洞为一股电离气体提供动力。
巨大的黑洞是如何变得如此巨大的？长期以来，天文学家们一直有证据表明，黑洞的质量不超过几十个太阳，还有数百万——或十亿——潜伏在星系中心的太阳质量巨兽。但是中等大小的，有成千上万的太阳质量，似乎是缺失的。他们的缺席迫使理论家们提出，超大质量黑洞并不是通过缓慢消耗物质逐渐增长，而是以某种方式成为了现成的巨人。
现在，天文学家似乎已经找到了一些缺失的中值。一个国际小组仔细研究了一个星系光谱的档案，发现了300多个小星系，它们的核心是中等质量黑洞（IMBHs）的特征。他们证实，其中10名候选人确实通过咨询其他数据集确实有中量级黑洞，这让他们相信，最初的名单“必须至少包括几十个真正的IMBHs”，马萨诸塞州坎布里奇的史密森天体物理观测台的组长Igor Chilingarian说。
圣地亚哥的智利天主教大学的Ezequiel Treister没有参与这项研究，他向团队的侦探工作致敬。“黑洞的测量是非常困难的;我们已经尝试这么做很多年了。德克萨斯大学奥斯汀分校的Volker Bromm说，该团队的技术“非常新颖”，并称他们的工作“细致而负责”。研究人员说，这些发现可能会揭开超大质量黑洞形成的神秘面纱。
任何尺寸的黑洞都很难找到，因为它们不会发出自己的光。它们可以通过吸收附近的气体和尘埃来显示自己，在发射x射线的过程中如此猛烈地加热。来自许多星系中心的x射线泄露了超大质量黑洞的存在，即所谓的活动星系核（agn）。但是，IMBH的x射线信号将会微弱，而现有的x射线卫星则是针对遥远的来源的详细观测，而不是对多个星系的广泛调查。例如，美国宇航局钱德拉x射线天文台的档案只覆盖了2.5%的天空。
因此，Chilingarian的团队在斯隆数字巡天调查（SDSS）收集的930万个星系光谱的目录中寻找了另一种可观测的光信号。由AGN产生的x射线在星系凸起的周围形成了氢气云，使它们处于特定的频率，在星系的光谱中产生不同的峰值。最靠近黑洞的云以高速旋转，通过多普勒效应改变频率，并将每一个光谱峰都抹去。远处的气体云移动得更慢，所以山峰依然锐利。为了识别出有小AGN的星系，研究小组寻找的是在顶部尖锐的光谱峰值，但在底部被抹去。
对SDSS目录的搜索产生了305名候选人。由于其他短期现象可能会模仿关键信号，研究小组还检查了其他的调查，收集了不同的时间，以确保候选星系显示的是相同的峰值。他们还在智利用巨大的麦哲伦望远镜检查了一些星系。但是，一个AGN的真正关键是x射线信号，所以研究小组搜索了来自NASA的钱德拉和Swift卫星的存档观测数据，以及欧洲的x射线多镜任务，以确定他们是否已经观察到这些候选者中的任何一个。研究小组在arXiv发表的一篇论文中报告了最后的10个短名单，并提交给了天体物理学杂志。
即使是这样的小数字也挑战了最近关于超大质量黑洞形成的想法。理论家们需要的是一种简单的渐进增长的方案，不仅因为IMBHs缺失了，还因为天文学家已经发现了巨大的类星体——非常明亮的AGNs——当宇宙还不到10亿年的时候就会发光。哈佛大学的理论学家阿维勒布问道：“在早期，巨大的黑洞怎么能长得这么大呢？”
Loeb和其他人提出，在早期宇宙中，巨大的气体云直接坍缩成巨大的黑洞，形成了太阳质量的10万到100万倍，形成了早期类星体的种子。这一情景将解释信息的生成速度和缺乏IMBHs的情况。
然而，新的研究结果表明，至少有一些超大质量的黑洞是从较小的种子中生长出来的。这10个被确认的IMBHs符合一种逐渐增长的模式：它们的质量与周围星系凸起的大小相关联，这表明每个黑洞都与它的宿主步调一致。特雷斯特说，显而易见的结论是，“没有一种情况：都发生了。”现在的问题是，哪个更常见？”
Bromm说，直接坍塌可能只在早期宇宙中发生，因为当时恒星和星系的建筑材料是不同的。大爆炸只产生了氢和一点氦。更重的元素在数百万年后加入了这一组合，在早期的恒星锻造了这些元素，然后在它们死后将它们分散开来。一旦出现，较重的元素就会帮助原始气体冷却，因为它们在高温下被电离，导致气体发光并散发热量。较冷的气体云更有可能分裂成许多恒星——小黑洞的种子。与此相反，一个热云可能会坍缩成一个巨大的物体，在暗物质的引力作用下一点点的帮助，Bromm建议。他承认，这是一种罕见的“宇宙奇迹”。
要找出哪个场景占主导地位，唯一的办法就是找到更多的中值。Chilingarian表示，障碍在于缺乏x射线调查。德国制造的x射线探测望远镜预计将于今年晚些时候或明年年初在俄罗斯天文台Spektr-RG上发射。“它会产生一个非常好的数据集，”Chilingarian说。他打赌，它将产生数百个被确认的IMBHs——并进一步揭示黑洞的起源。
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