Астрономы выделяют два основных класса чёрных дыр: компактные объекты звёздных масс — остатки вспышек сверхновых, и сверхмассивные гиганты в центрах галактик. Однако в этой картине зияет пробел: куда исчезли чёрные дыры промежуточной массы — в сотни и тысячи солнечных? Ключ к загадке, вероятно, спрятан в плотных звёздных роях, где чёрные дыры испытывают тесные сближения и, подобно шарам на бильярдном столе, сталкиваются, сливаясь и наращивая массу. Фундамент для понимания заложил ещё в 1930-х годах Субраманьян Чандрасекар, рассчитав предел, за которым звезда неотвратимо коллапсирует в чёрную дыру, — именно поэтому типичные дыры весят всего несколько солнц.

Чтобы выяснить, в каких звёздных скоплениях слияния идут наиболее активно, исследователи создали тысячи цифровых двойников таких систем и обучили нейросеть предсказывать массу центральной чёрной дыры по глобальным параметрам роя — его размеру и полной массе. Применив модель к реальным объектам, учёные обнаружили: в обычных шаровых скоплениях условия не благоприятствуют рождению гигантов. Зато несколько центральных скоплений галактик, например NGC 5102, обещают наличие дыр с массой более ста солнц. Но главный сюрприз преподнесла динамика: новорождённая чёрная дыра часто получает от гравитационных волн — ряби пространства-времени, уносящей энергию, — такой мощный импульс отдачи, что вылетает из родительского роя, словно бильярдный шар, сорвавшийся в лузу. Этот механизм естественно объясняет редкость «середняков»: многие из них попросту выброшены в межгалактическую пустоту. Теперь астрономы знают, куда наводить телескопы для целенаправленных поисков.