Потрібно було 20 років. Два десятиліття пильного погляду на щільне ядро скупчення Омега Центавра.
Досі темні секрети цього скупчення мовчали.
Астрономи нарешті знайшли те, чого ніхто не очікував: першу підтверджену чорну дірку зоряної маси в найпотужнішому кульовому скупченні нашої Галактики.
Об’єкт, що отримав назву oMEGACat BH-2, ховається на очах. Це лише вершина айсбергу. За оцінками, в скупченні ховається близько 10 000 таких об’єктів, які очікують відкриття.
Чому Омега Центавра має значення
Омега Центавра – це не просто чергове зоряне скупчення. Це король.
Розташоване на відстані 18 000 світлових років від Землі в сузір’ї Центавра, цей «звір» містить світність, еквівалентну 3600000 сонячних мас. Це робить його найпотужнішою зірковою системою, колись занесеною до каталогу Чумацького Шляху.
Воно старе. Дуже старе. Дванадцять мільярдів років.
Маючи діаметр 150 світлових років, воно містить понад 10 мільйонів зірок. Вони щільно упаковані, гравітаційно пов’язані та перебувають у тісному сусідстві. Якби ви жили там, нічне небо не виглядало як наше. Воно було б сліпуче яскравим. Видимо неозброєним оком у Південній півкулі, скупчення сяє з величиною 3,9.
Але світло тут не головне. Головне – темрява.
Нам уже було відомо, що у його центрі знаходиться чорна діра проміжної маси. Ми підозрювали це роками, використовуючи дані телескопа Хабл. Але як щодо дрібниці? Зоряних чорних дірок? Вони залишалися невидимими примарами.
Прорив в астрометрії
Чому ми їх пропустили?
Стандартні методи виявлення не спрацювали. Метод променевих швидкостей? Занадто багато шуму у такій переповненій області. Радіоперевипромінювання? Чи не зареєстровано. Рентгенівські спалахи від акреції речовини? Нічого.
Тоді команда спробувала астрометрію.
Звучить технічно складно. По суті це просто точне відстеження. Ви спостерігаєте за рухом зірок із часом. Якщо зірка вібрує — трохи смикається щодо сусідніх зірок — це означає, що її тягне до чогось масивного та невидимого.
Доктор Меттью Уайтакер та його команда з Університету Юти не просто вивчили кілька років даних. Вони провели глибокий аналіз архівів.
Вони отримали більше 20 років знімків космічного телескопа «Хаббл». Потім вони підвищили чіткість фокусування, використовуючи нові дані від космічного телескопа Джеймса Вебба (спільний проект NASA, ESA і CSA).
Потрібна точність була приголомшливою. Вони вимірювали рух зірок із часткою пікселя.
“Неможливо було б виявити ці чорні дірки без цих двох космічних телескопів”.
Без довгої базової лінії «Хаббла» та різкого погляду «Вебба» сигнал загубився б у шумі.
oMEGACat BH-2: Найповільніше танго у Всесвіті
Тут історія стає дивною.
Більшість подвійних систем із чорними дірками — це тісні, гарячкові танцюристи. Вони сходяться по спіралі. Вони зливаються. Вони кричать гравітаційними хвилями.
Ця ж система? Повільний партнер, що обертається.
Зірка-компаньйон здійснює оберт навколо OMEGACat BH-2 один раз кожні 94 роки.
Це найтриваліший орбітальний період, колись зареєстрований для системи подвійної чорної діри. Система, мабуть, сформувалася динамічно. Зірка та чорна дірка не розпочали свій шлях як пара. Вони зіткнулися і захопили один одного в хаотичному середовищі скупчення.
Але ось каверза.
Ця конфігурація нестабільна.
Команда розрахувала, що зустрічі з зірками, що пролітають повз, зрештою розірвуть цю систему. Вона проіснує менше мільярда років. Для віку скупчення 12 мільярдів років це лише мить. Ми виявили її протягом цього короткого, повільного вікна можливостей.
Чому це важливо?
Окрім новизни, це відкриття допомагає калібрувати наше розуміння фізики чорних дірок. Кульові скупчення є фабриками зі злиття. Вони є основними джерелами гравітаційних хвиль, які ми реєструємо на Землі.
«Розуміння процесу формування чорних дірок та його подальшої динамічної освіти у подвійні системи життєво важливо, оскільки це впливає нашу здатність інтерпретувати і розуміти події гравітаційних хвиль».
Заявив доктор Енл Сет, ще один автор дослідження з Університету Юти. Якщо ми не розуміємо населення тут, ми не розуміємо хвилі там.
Сама чорна діра виявилася легшою, ніж очікувалося. Нагадування про те, що природа не завжди слідує нашим моделям.
Стаття, що описує це відкриття, була опублікована в Astrophysical Journal Letters.
В Омега Центаврі, ймовірно, ховається ще 9999 подібних об’єктів.
І всі вони просто чекають, поки ми навчимося краще дивитися.
