Астрономы нашли пропавшую черную дыру в гигантском звездном скоплении – их там могут быть тысячи

Астрономы отследили путь одной звезды на протяжении 20 лет, наблюдая, как она обращается вокруг невидимого, но весьма массивного объекта.

Загадочный объект оказался черной дырой звездной массы, одной из 10 000, что могут скрываться внутри переполненного звездами скопления.

Расположенное примерно в 18 000 световых лет от Земли, скопление Омега Центавра представляет собой массивное шаровое скопление, заполненное 10 миллионами гравитационно связанных звезд. В нем должна находиться крупная популяция черных дыр, рожденных после взрывов звезд, однако астрономы почти не находили доказательств их существования.

Эта загадка ставила ученых в тупик десятилетиями, но теперь у них может появиться первая зацепка. В новом исследовании, ученые сообщают, что нашли первую из тысяч черных дыр в Омеге Центавра.

Пропавшие без вести

Чтобы разгадать тайну исчезнувших черных дыр, команда астрономов изучила архивные данные, собранные космическим телескопом "Хаббл" в период с 2002 по 2023 год. Астрономы также привлекли данные в ближнем инфракрасном диапазоне с телескопа "Уэбб", чтобы повысить точность измерений.

В ходе работы команда обнаружила звезду, обращающуюся вокруг объекта, который выглядел как черная дыра. Объект получил название oMEGACat BH-2, крошечная черная дыра с массой всего в 4,5 раза больше массы Солнца. Ограничив массу объекта, астрономы смогли установить, что он слишком тяжел, чтобы быть нейтронной звездой.

Анил Сет, исследователь из Университета Юты и соавтор исследования, сказала:

Его масса намного ниже, чем можно было бы ожидать в бедной металлами среде вроде Омеги Центавра. Это удивительно и захватывающе. Теперь мы знаем, что бедная металлами звезда способна сформировать подобную черную дыру, и нам нужно выяснить, как это происходит.

Бедные металлами звезды содержат меньше тяжелых элементов и потому теряют меньше массы за свою жизнь по сравнению с богатыми металлами звездами вроде нашего Солнца. Соответственно, коллапс таких массивных бедных металлами звезд обычно приводит к образованию более крупных черных дыр.

Долгая двойная пара

Используя объединенные данные "Хаббла" и "Уэбба", команда исследования смогла также проследить путь звезды, пока она обращалась вокруг своего черного спутника. В момент максимального сближения с черной дырой звезда двигалась по небу быстрее всего.

Команда определила, что звезда обращается вокруг oMEGACat BH-2 с периодом 94 года, что делает эту систему самой долгой по орбитальному периоду среди всех известных двойных с черной дырой.

Длинный орбитальный период дает ключ к разгадке происхождения пары, указывая на то, что звезда и черная дыра не возникли вместе, а нашли друг друга внутри скопления Омега Центавра.

Недавние находки могут помочь ученым лучше понять гравитационные волны, микроскопические колебания ткани пространства-времени, вызванные самыми массивными событиями во Вселенной.

Анил Сет:

Важно понимать популяции черных дыр в шаровых скоплениях, потому что существует неопределенность в отношении их физики и формирования. В частности, понимание процесса образования черных дыр и последующего динамического формирования двойных систем крайне важно, ведь это влияет на нашу способность интерпретировать и понимать события с гравитационными волнами.

Среды вроде Омеги Центавра являются основными местами, где, как мы полагаем, двойные системы сливаются и создают эти волны.

Зонд New Horizons раскрыл скрытое торможение солнечного ветра на краю Солнечной системы

На австралийских пляжах обнаружили шесть шаров, упавших из космоса

Согласно расчетам исследователей, система вроде oMEGACat BH-2 просуществует менее миллиарда лет, прежде чем ее разорвут столкновения с ближайшими звездами. Это короткое мгновение по сравнению с возрастом скопления, оцениваемым примерно в 12 миллиардов лет.

Обнаружив первую из многих черных дыр в Омеге Центавра, команда астрономов готова искать новые.