Эта картина звездного неба была получена из комбинации данных, собранных орбитальными телескопами – рентгеновским Chandra и инфракрасным Spitzer, – а также несколькими наземными обсерваториями, работающими в оптическом диапазоне. Каждый из множества сияющих объектов, видимых на изображении, представляет собой черную дыру с массой от нескольких миллионов до нескольких миллиардов солнечных. В процессе падения на поверхность черной дыры под действием ее гравитации вещество ускоряется, разогревается и начинает активно излучать в широком спектре электромагнитных волн. Особенно ярко светятся окрестности сверхмассивных черных дыр, которые часто обнаруживаются в центре галактик. Подобные объекты получили название активных галактических ядер. Их изучение является одной из наиболее приоритетных задач современной астрономии.

Как сказал Райан Хикокс (Ryan Hickox) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, «Мы хотим осуществить перепись наиболее массивных черных дыр, имеющихся во Вселенной, чтобы лучше разобраться в их поведении и “привычках”. Для этого мы разработали специальную тактику поиска». Обычно для обнаружения уделенных объектов телескопы исследуют очень небольшие участки неба в течение длительного времени. Другими словами, съемка ведется с максимально долгой выдержкой и имеет очень локальный характер. Однако для картографирования самых массивных черных дыр ученые применили обратную схему: орбитальные обсерватории сканировали значительные участки пространства в режиме малой выдержки. Яркость активного галактического ядра напрямую зависит от массы черной дыры, лежащей в его центре. В то же время, чем ярче объект, тем меньше нужно снимать выбранный участок неба для того, чтобы он проявился на финальной картинке. Таким образом, съемка с небольшой выдержкой позволила ученым отфильтровать недостаточно массивные объекты.

Полученные результаты расходятся с традиционной моделью, в рамках которой черные дыры должны быть окружены газопылевым облаком, имеющим форму тора. Теория говорит о том, что это газовое кольцо может загораживать от нас часть излучения активного галактического ядра. Так что в значительной части снятых черных дыр астрономы ожидали увидеть различные градации этого поглощения, от полной открытости до полного затемнения, с преобладанием промежуточных вариантов. «Вместо нормального распределения мы обнаружили, что черные дыры оказываются либо полностью открыты, либо спрятаны за плотной газовой “вуалью”. Промежуточных форм практически нет, и это заставляет задуматься о том, насколько адекватно мы представляем себе окружение черной дыры», – замечает Райан Хикокс.

Всего в ходе исследования было найдено более 600 затемненных и 700 открытых галактических ядер, находящихся от нас на расстоянии от 6 до 11 млрд. световых лет. Первичную идентификацию этих объектов осуществлял инфракрасный Spitzer, после чего найденные кандидаты проверялись с помощью рентгеновской обсерватории Chandra. Как замечают ученые, этот метод особенно оправдан для обнаружения AGN затемненного типа.