Гігантське кулясте зоряне скупчення Омега Центавра, яке об’єднує близько 10 мільйонів пов’язаних гравітацією зірок, довгий час збивало вчених з пантелику. Комп’ютерні моделі вперто вказували на те, що в цьому густонаселеному куточку Всесвіту має ховатися близько 10 тис чорних дір зоряної маси. Проте всі спроби зафіксувати хоча б одну з них за допомогою радіо- чи рентгенівського випромінювання закінчувалися нічим.
Тепер міжнародна група астрономів під керівництвом Університету Юти нарешті розірвала це замкнене коло. Використавши архівні світлини космічного телескопа Hubble за останні 20 років та надсучасні інфрачервоні можливості обсерваторії James Webb, дослідники виявили першу підтверджену чорну діру зоряної маси у цьому скупченні. Результати роботи опубліковано в науковому виданні The Astrophysical Journal Letters.
Полювання за примарами
Успіх дослідження забезпечив метод астрометрії — відстеження надзвичайно малих зміщень космічних тіл у просторі з плином часу. Вчені помітили звичайну зірку, яка дивно поводилася, наче обертаючись навколо невидимої примари.
«Точність вимірювань просто фантастична — вона вимірюється частками пікселя на детекторах телескопів Hubble та James Webb», — ділиться враженнями провідний автор дослідження Метью Вітакер. Завдяки об’єднанню баз даних за період з 2002 по 2023 роки астрономи змогли точно розрахувати траєкторію руху світила на відстані 18 тис світлових років від Землі.
Попередні аналізи припускали, що невидимим компаньйоном у цій системі може бути надщільна нейтронна зірка. Проте нові високоточні розрахунки спростували цю версію.
Маса видимої зірки становить 0,78 маси Сонця, тоді як її темний партнер важить як 4,46 Сонць. Це занадто багато для нейтронної зірки, але водночас неочікувано мало для чорної діри, що сформувалася в бідному на метали середовищі Омега Центавра. За словами співавтора дослідження Аніла Сета, це відкриття кидає виклик існуючим теоретичним моделям еволюції зірок і змусить астрофізиків переглянути механізми їх колапсу.
Найповільніший вальс у Всесвіті
Новознайдена система, яка отримала назву oMEGACat BH-2, встановила абсолютний рекорд: орбітальний період обертання зірки навколо чорної діри становить рекордні 94 роки. Це найдовша орбіта серед усіх відомих подвійних систем такого типу.
Така величезна відстань між об’єктами вказує на те, що вони не народилися разом. Найімовірніше, чорна діра «впіймала» випадкову сусідню зірку під час складних гравітаційних маневрів усередині скупчення. Втім, цей союз тимчасовий: за оцінками вчених, щільне оточення Омега Центавра призведе до того, що сусідні зірки розірвуть цю пару вже протягом найближчого мільярда років.
Нові горизонти пошуку
Розуміння того, як формуються та взаємодіють чорні діри в таких скупченнях, є критично важливим для вивчення гравітаційних хвиль. Попереду на астрономів чекає ще більше відкриттів. Вчені покладають великі надії на майбутній космічний телескоп Nancy Grace Roman, який завдяки широкому полю зору та високій роздільній здатності зможе регулярно сканувати центр нашої Галактики та відкривати нові невловимі чорні діри.
Раніше ми розповідали про те, як Hubble допоміг астрономам знайти невловиму чорну діру середньої маси.
За матеріалами phys.org
