Учёные впервые обнаружили в звёздном скоплении Омега Центавра чёрную дыру звёздной массы. Это открытие может стать ключом к разгадке одной из самых загадочных проблем современной астрофизики — куда исчезли тысячи чёрных дыр, которые, согласно расчётам, должны существовать в подобных скоплениях.
Исследование стало возможным благодаря объединению более чем двадцати лет наблюдений космического телескопа Hubble и новым данным телескопа James Webb.
Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Загадка, которая не давала покоя десятилетиями
Омега Центавра — крупнейшее шаровое звёздное скопление Млечного Пути. В нём находится около 10 миллионов звёзд, связанных общей гравитацией.
Астрономы давно предполагали, что после взрывов массивных звёзд здесь должны были остаться тысячи чёрных дыр звёздной массы. Однако все предыдущие попытки найти их практически не приносили результатов.
Обычно такие объекты ищут по рентгеновскому излучению, радиосигналам или по тому, как они влияют на движение соседних звёзд. Но в Омеге Центавра эти методы оказались почти бесполезными.
Помогли два космических телескопа
На этот раз исследователи использовали другой подход — сверхточную астрометрию. Они сравнили положение звёзд на снимках, сделанных Hubble с 2002 по 2023 год, а затем дополнили их инфракрасными наблюдениями James Webb.
В результате удалось обнаружить звезду, которая обращается вокруг невидимого массивного объекта. Расчёты показали: единственное возможное объяснение — это чёрная дыра.
Новый объект получил обозначение oMEGACat BH-2 и стал первой подтверждённой чёрной дырой звёздной массы, найденной в Омеге Центавра.
Неожиданный сюрприз
Открытие удивило астрономов сразу по нескольким причинам.
Масса найденной чёрной дыры составляет около 4,46 массы Солнца. Это слишком много для нейтронной звезды, но заметно меньше, чем ожидали увидеть в столь древнем и бедном тяжёлыми элементами звёздном скоплении.
Кроме того, её спутником оказалась обычная звезда массой около 0,78 массы Солнца.
Ещё одна особенность системы — рекордно длинный период обращения. Полный оборот вокруг чёрной дыры звезда совершает примерно за 94 года. Это самая долгопериодическая двойная система с чёрной дырой из всех известных на сегодняшний день.
Почему открытие важно
По мнению исследователей, найденная система — лишь первая из множества подобных объектов.
Авторы исследования считают, что это только начало. Благодаря телескопам James Webb и будущей обсерватории Nancy Grace Roman астрономы рассчитывают найти десятки, а возможно, и сотни подобных скрытых чёрных дыр в других шаровых скоплениях нашей галактики.
Если аналогичные чёрные дыры удастся обнаружить и в других шаровых скоплениях, учёные смогут значительно лучше понять, как они рождаются, взаимодействуют друг с другом и образуют двойные системы.
Эти знания особенно важны для современной астрономии, поскольку именно столкновения подобных объектов становятся источниками гравитационных волн, которые сегодня фиксируют крупнейшие обсерватории мира.
Исследователи рассчитывают, что будущий космический телескоп Nancy Grace Roman, запуск которого готовит NASA, поможет обнаружить ещё десятки подобных «скрытых» чёрных дыр.