Астрономы обнаружили в одном из крупнейших шаровых скоплений Млечного Пути чёрную дыру звёздной массы, которую 20 лет не удавалось найти среди ожидаемой популяции тысяч подобных объектов
Астрономы впервые обнаружили чёрную дыру звёздной массы в шаровом скоплении Омега Центавра — одном из самых массивных и плотных звёздных скоплений Млечного Пути. Для открытия команда использовала более 20 лет архивных данных космического телескопа «Хаббл» NASA и уточняющие наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб». Результаты опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Омега Центавра содержит около 10 миллионов звёзд, связанных общей гравитацией. Ранее наблюдения с помощью «Хаббла» указывали на возможное существование в центре скопления чёрной дыры промежуточной массы, однако модели также предсказывали наличие примерно 10 000 более мелких чёрных дыр звёздной массы — остатков массивных звёзд, погибших во вспышках сверхновых.
До сих пор обнаружить эти объекты не удавалось: предыдущие поиски основывались на измерении скоростей движения звёзд по лучу зрения или на регистрации рентгеновского и радиоизлучения вещества, падающего на чёрную дыру.
Новый объект получил обозначение oMEGACat BH-2. Его обнаружили с помощью астрометрии — метода, который позволяет измерять крайне малые смещения положения звёзд на небе в течение длительного времени. Учёные проследили движение видимой звезды-компаньона, находящейся примерно в 18 000 световых годах от Земли, и установили, что она обращается вокруг невидимого массивного объекта. Характер движения показал, что этим объектом может быть только чёрная дыра.
Используя архивные снимки «Хаббла» за период с 2002 по 2023 год и данные «Уэбба» в инфракрасном диапазоне, команда смогла уточнить массу системы. Масса видимой звезды составляет около 0,78 массы Солнца, а её «невидимого компаньона» — 4,46 массы Солнца. Это исключает вариант с нейтронной звездой, поскольку такой объект слишком массивен для этого класса, но при этом сама чёрная дыра оказалась легче, чем ожидалось для среды Омеги Центавра с низким содержанием тяжёлых элементов.
Необычной особенностью oMEGACat BH-2 стала её орбита: звезда совершает полный оборот вокруг чёрной дыры за 94 года. Это самый длинный известный период обращения среди двойных систем с чёрной дырой. По мнению учёных, система, вероятно, сформировалась не совместно с самого начала: чёрная дыра и звезда могли встретиться уже внутри плотного скопления в результате динамического взаимодействия с другими звёздами.
Изучение таких систем поможет уточнить механизмы образования чёрных дыр и формирования двойных объектов, которые могут становиться источниками гравитационных волн при слиянии. Команда планирует продолжить поиск подобных объектов в Омеге Центавра и других шаровых скоплениях, а будущие наблюдения космического телескопа Nancy Grace Roman Space Telescope могут расширить такие исследования благодаря регулярной съёмке плотных областей галактики с высоким разрешением.
