Введение

Астрономы сделали значительное открытие, обнаружив первую черную дыру звездной массы в глобулярном скоплении Омега Центавра. Это достижение стало возможным благодаря совместной работе телескопов Хаббл и Джеймс Уэбб, которые использовали более 20 лет наблюдений для выявления этого загадочного объекта.

Наблюдения и открытия

Обнаружение черной дыры произошло в результате наблюдений за звездой, которая вращается вокруг невидимого, но массивного объекта. Данные, собранные Хабблом с 2003 по 2023 год, были дополнены свежими данными от телескопа Джеймса Уэбба, что позволило получить более точные измерения.

Астрономы сосредоточились на звезде в бинарной системе, предположительно содержащей темный объект, который ранее считался нейтронной звездой. Однако новые результаты показали, что этот объект, получивший название oMEGACat BH-2, имеет массу, равную 4,46 солнечных масс, что слишком много для нейтронной звезды. Следовательно, это черная дыра.

Открытие оМега Центавра

Омега Центавра – это самое массивное глобулярное скопление в нашей галактике Млечный Путь. Его масса так велика, что астрономы предполагают, что это ядро карликовой галактики, которая потеряла большинство своих звезд из-за гравитационного воздействия Млечного Пути. Несмотря на это, Омега Центавра все еще содержит около 10 миллионов звезд на расстоянии 18,000 световых лет от Земли.

Средняя масса черной дыры

В 2024 году астрономы предполагают, что в центре Омега Центавра скрыта промежуточная черная дыра с массой около 8,200 солнечных масс. Это открытие укрепляет гипотезу о том, что это остаток карликовой галактики, поскольку черные дыры обычно находятся в центрах галактик, а не в скоплениях звезд.

Методика исследования

Команда под руководством Мэтью Уитакера из Университета Юты использовала метод астрометрии, который позволяет измерять изменяющиеся позиции звезд в пространстве. Хотя черная дыра сама по себе невидима, она окружена нормальной звездой, масса которой составляет 78% от солнечной. Благодаря высокому разрешению телескопов Хаббл и Джеймс Уэбб, исследователи смогли проследить движение этой звезды вокруг черной дыры.

Звезда обращается вокруг черной дыры с периодом 94 года, что является самым широким разделением в бинарной системе, включающей черную дыру и звезду, когда-либо обнаруженной. За 20 лет наблюдений Хаббл увидел лишь четверть полного орбиты звезды, однако это совпало с моментом ее ближайшего подхода к черной дыре, когда звезда двигалась быстрее.

Значение открытия

По движению звезды команда Уитакера смогла оценить силу гравитационного поля черной дыры и, исходя из этого, вычислить ее массу. Уитакер отметил, что точность этих измерений невероятна, до долей пикселя на детекторах Хаббла и Уэбба. Без этих двух космических тел найти эту черную дыру было бы невозможно.

Учитывая широкую орбиту звезды вокруг черной дыры, вероятно, что черная дыра захватила звезду, когда она прошла близко к ней. Однако такое положение дел не продлится вечно; через миллиард лет взаимодействие с другими звездами в этом плотном окружении может привести к тому, что спутник черной дыры будет выброшен.

Уникальная масса черной дыры

Масса oMEGACat BH-2 кажется необычной, так как она ниже ожидаемой. Эта масса находится в промежутке, который стал очевиден только за последние 11 лет благодаря детекциям гравитационных волн, возникающих при слиянии черных дыр звездной массы. Черные дыры с массами между 2,5 солнечными массами (теоретический предел для нейтронных звезд) и пятью солнечными массами отсутствуют в событиях гравитационных волн, но oMEGACat BH-2 находится именно в этом промежутке.

Заключение

Изучение популяций черных дыр в глобулярных скоплениях, таких как Омега Центавра, имеет большое значение для понимания их физики и формирования. Понимание процесса образования черных дыр и динамического формирования бинарных систем критически важно для интерпретации событий гравитационных волн. Окружения, подобные Омега Центавра, являются основными местами, где, как предполагается, происходит слияние бинарных систем и создание этих волн.