Черную дыру обнаружили в крупнейшем звездном скоплении Млечного Пути

После десятилетий поисков астрономы обнаружили первую из примерно 10 тысяч черных дыр звездной массы, которые, как считается, скрываются в Омеге Центавра — крупнейшем известном звездном скоплении Млечного Пути с общей массой около 3,6 миллиона Солнц.

Омега Центавра находится примерно в 18 тысячах световых лет от Земли в созвездии Центавра. Это шаровое звездное скопление, также известное как NGC 5139, имеет диаметр около 150 световых лет и возраст около 12 миллиардов лет.

Среди примерно 200 шаровых скоплений, обращающихся вокруг Млечного Пути, Омега Центавра — крупнейшее. В нем гравитационно связаны более 10 миллионов звезд. Это также самое яркое шаровое скопление нашей Галактики: при звездной величине 3,9 его можно увидеть невооруженным глазом из Южного полушария.

Ранее астрономы уже нашли с помощью космического телескопа «Хаббл» свидетельства существования в центре скопления черной дыры промежуточной массы. Однако расчеты показывали, что в Омеге Центавра должны находиться еще около 10 тысяч гораздо меньших черных дыр звездной массы.

До сих пор их не удавалось обнаружить. Предыдущие исследования использовали метод радиальных скоростей или искали радио- и рентгеновское излучение вещества, падающего на черные дыры, однако эти способы не принесли результата.

Новый способ поиска

На этот раз ученые применили другой подход — астрометрию, позволяющую измерять едва заметные перемещения звезд с течением времени.

Изучив более 20 лет архивных наблюдений «Хаббла» и объединив их с новыми данными космического телескопа «Джеймс Уэбб», астрономы обнаружили звезду, вращающуюся вокруг невидимого, но настолько массивного объекта, что им может быть только черная дыра. Результаты исследования опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters.

Обнаруженный объект получил обозначение oMEGACat BH-2. Это первая черная дыра звездной массы, найденная в Омеге Центавра, и она оказалась весьма необычной.

Ее масса оказалась меньше ожидаемой, а вместе со своей звездой-компаньоном она образует двойную систему с самым длинным орбитальным периодом среди всех известных двойных систем с черной дырой.

Самая длинная орбита

Благодаря высокоточным данным астрономы восстановили траекторию движения звезды более чем за 20 лет наблюдений, включая момент ее максимального сближения с черной дырой, когда она двигалась по небу быстрее всего.

Расчеты показали, что звезда совершает один оборот вокруг oMEGACat BH-2 за 94 года. Это самая долгопериодическая двойная система с черной дырой из всех известных на сегодняшний день.

По мнению исследователей, эта пара сформировалась уже внутри самого скопления. Иными словами, звезда и черная дыра не родились вместе, а встретились значительно позже благодаря сложным гравитационным взаимодействиям.

Ученые также подсчитали, что такая система просуществует менее миллиарда лет, после чего будет разрушена из-за гравитационных встреч с соседними звездами. Это гораздо меньше возраста самого звездного скопления.

Понимание того, как образуются черные дыры и как затем возникают подобные двойные системы, необходимо для правильной интерпретации источников гравитационных волн.

Именно такие плотные звездные системы, как Омега Центавра, ученые считают основными местами, где двойные системы сливаются и порождают гравитационные волны.

Движение звезд вблизи центра нашей галактики Млечный Путь считается одним из самых убедительных доказательств существования сверхмассивной черной дыры. Однако недавно астрофизики предположили, что движение может быть вызвано совершенно другими причинами.