Астрономы впервые обнаружили черную дыру звездной массы в одном из крупнейших шаровых скоплений Млечного Пути — Омега Центавра. Открытие стало возможным благодаря двадцатилетним наблюдениям космического телескопа «Хаббл» и инфракрасным данным «Джеймса Уэбба».
Объект, получивший обозначение oMEGACat BH-2, оказался необычным по массе и орбите, бросая вызов теориям формирования черных дыр в бедных металлами средах.
Главные мысли за 1 минуту
- Масса черной дыры — 4,46 солнечных, что исключает нейтронную звезду.
- Система удалена на 18 тысяч световых лет от Земли в плотном ядре Омеги Центавра.
- Звезда-компаньон обращается вокруг черной дыры за 94 года — рекордно долгий период среди известных двойных систем с черной дырой.
- Возраст самого скопления — около 12 миллиардов лет, но двойная система может разрушиться менее чем через миллиард лет.
- Открытие сделано методом астрометрии — отслеживания мельчайших смещений звезд на небе.
Поиск в плотной звездной среде
Шаровое скопление Омега Центавра содержит порядка 10 миллионов звезд, связанных общей гравитацией. Теоретические модели давно предсказывали, что после взрывов массивных светил здесь должны оставаться тысячи черных дыр. Однако десятилетиями астрономы не могли их найти: прежние попытки либо измеряли скорости звезд, либо искали рентгеновское и радиоизлучение от аккрецирующего вещества.
Новая работа применила принципиально иной подход. Исследователи проанализировали архивные снимки «Хаббла» с 2002 по 2023 год и дополнили их свежими данными «Уэбба» в инфракрасном диапазоне. Астрометрия позволила заметить, как невидимый массивный объект гравитационно влияет на движение соседней звезды.
Необычная двойная система
Обнаруженная пара состоит из черной дыры и обычной звезды-компаньона. Масса невидимого тела — 4,46 массы Солнца — слишком велика для нейтронной звезды, что подтвердило его природу. Ранее другая группа ученых предполагала, что это может быть нейтронная звезда, но уточненные измерения исключили такой вариант.
Неожиданным стало то, что масса черной дыры оказалась ниже предсказаний для Омеги Центавра. В скоплении мало тяжелых элементов, а модели звездообразования сулили появление более массивных объектов. Система oMEGACat BH-2 также аномально широка: звезда совершает оборот за 94 года — самый длинный период среди известных двойных с черной дырой.
Космическая встреча и неизбежный распад
Длинная орбита указывает, что звезда и черная дыра не родились вместе. Скорее всего, они встретились в плотной среде шарового скопления и были захвачены взаимной гравитацией. Но такая пара нестабильна: расчеты показывают, что менее чем через миллиард лет взаимодействия с другими звездами разорвут систему, хотя возраст самого скопления достигает 12 миллиардов лет.
Значение для астрофизики и будущие поиски
Открытие проливает свет на механизмы формирования черных дыр в древних звездных сообществах и на то, как возникают двойные системы. Такие пары особенно интересны для изучения гравитационных волн, испускаемых при слиянии черных дыр. Ученые подчеркивают, что oMEGACat BH-2 — лишь первый шаг. Новые данные «Хаббла» и «Уэбба» помогут найти аналогичные системы в других скоплениях.
В перспективе астрономы рассчитывают на космический телескоп имени Нэнси Грейс Роман, который сможет регулярно наблюдать плотные области Галактики с высоким разрешением, расширяя поиск двойных систем с черными дырами.
