Смята се, че клъстерът Омега Кентавър съдържа 10 000 черни дупки, но учените не успяваха да открият нито една от тях в продължение на десетилетия. Американските астрономи най-накрая откриха лека черна дупка с рекорден орбитален период от 94 години.
Черна дупка в Омега Кентавър
Омега Кентавър е един от най-масивните кълбовидни купове в Млечния път. Той съдържа приблизително 10 милиона гравитационно свързани звезди и се намира на приблизително 18 000 светлинни години от Земята. Отдавна се твърди, че в центъра му вероятно се намира черна дупка със средна маса. Моделите обаче предвиждат, че купът би трябвало да съдържа и приблизително 10 000 други черни дупки със звездна маса – останки от експлодиращи масивни звезди. Всички опити за откриването им с помощта на радиални скорости или рентгенови лъчи бяха неуспешни в продължение на десетилетия.
Но екип от астрономи, ръководен от Матю Уитакър от Университета на Юта, използва различен метод – астрометрия, който измерва малките движения на звездите по небето с течение на времето. Те анализираха повече от 20 години архивни данни от космическия телескоп Хъбъл (от 2002 до 2023 г.) и ги допълниха с нови наблюдения в близката инфрачервена област от космическия телескоп Джеймс Уеб, за да подобрят точността на своите измервания.
40 пъти по-тежки от Слънцето: Откриха черни дупки от второ поколение в космоса
В резултат на това те открили звезда, която претърпява странно движение: тя е гравитационно свързана с невидим обект, толкова масивен, че може да бъде само черна дупка. Обектът, наречен oMEGACat BH-2, е първата черна дупка със звездна маса, открита в Омега Кентавър.
По-нататъшен анализ разкри неочаквани подробности. Видимата звезда-спътник има маса от 0,78 слънчеви маси. Масата на черната дупка е била 4,46 слънчеви маси – достатъчно, за да се изключи неутронна звезда (която би била по-лека), но твърде малко за черна дупка в бедна на метал среда като Омега Кентавър. Черните дупки в такива среди обикновено изискват по-голяма маса.
"Знаем, че звездата има маса от 0,78 слънчеви маси и сега можем да изчислим масата на черната дупка – 4,46 слънчеви маси, което е твърде голямо за неутронна звезда. Масата ѝ обаче е много по-ниска, отколкото би се очаквало в бедна на метал среда като Омега Кентавър. Това е изненадващо и вълнуващо", казва Анил Сет, съавтор на изследването.
Орбиталният период на системата е бил 94 години - най-дългият орбитален период от всички известни двойни системи, съдържащи черна дупка. Това също сочи произхода на системата. Вероятно тя се е образувала динамично, което означава, че звездата и черната дупка не са се родили заедно, а по-скоро са се срещнали в плътен клъстер. Изчисленията показват, че такава система би просъществувала по-малко от милиард години, след което би била разрушена от гравитационни взаимодействия със съседни звезди. Самият клъстер се оценява на около 12 милиарда години.
„Точността на тези измервания е невероятна – до части от пиксел на детекторите Хъбъл и Уеб“, казва ученият. „Откриването на тази черна дупка би било невъзможно без тези два космически телескопа“, допълва той.
Откритието е значимо не само по себе си. Разбирането на популациите на черни дупки в кълбовидните звездни купове е ключово за интерпретирането на събитията от гравитационните вълни. Именно в плътни среди като Омега Кентавър двойните системи от черни дупки могат да се сливат, генерирайки гравитационни вълни, които се откриват от детектори на Земята.
„Важно е за нас да разберем популациите на черните дупки в кълбовидните купове, защото много неща остават неизвестни за тяхната физика и формиране“, казва Сет.
„Разбирането на процеса на формиране на черните дупки и последващото динамично формиране на двойни системи е жизненоважно, защото влияе върху способността ни да интерпретираме гравитационни вълнови събития“, допълва той.
Авторите планират да продължат търсенето си в Омега Кентавър и други звездни купове. Те също така с нетърпение очакват изстрелването на римския космически телескоп „Нанси Грейс“ , който редовно ще наблюдава плътни области на галактическата издатина с резолюция, сравнима с тази на „Хъбъл“, но с много по-широко зрително поле. Това ще им позволи да откриват такива системи много по-често. Статия за откритието им е публикувана в The Astrophysical Journal Letters.
Новият телескоп на НАСА ще започне търсене на древни черни дупки
