Потребовалось 20 лет. Два десятилетия пристального взгляда в плотное ядро скопления Омега Центавра.
До сих пор темные секреты этого скопления хранили молчание.
Астрономы наконец-то нашли то, чего никто не ожидал: первую подтвержденную черную дыру звездной массы в самом массивном шаровом скоплении нашей Галактики.
Объект, получивший название oMEGACat BH-2, скрывается на виду. Это лишь вершина айсберга. По оценкам, в скоплении скрывается около 10 000 таких объектов, ожидающих своего открытия.
Почему Омега Центавра имеет значение
Омега Центавра — это не просто очередное звездное скопление. Это король.
Расположенное на расстоянии 18 000 световых лет от Земли в созвездии Центавра, это «зверь» содержит светимость, эквивалентную 3,6 миллионам солнечных масс. Это делает его самой массивной звездной системой, когда-либо занесенной в каталог Млечного Пути.
Оно старое. Очень старое. Двенадцать миллиардов лет.
Имея диаметр в 150 световых лет, оно содержит более 10 миллионов звезд. Они плотно упакованы, гравитационно связаны и находятся в тесном соседстве. Если бы вы жили там, ночное небо не выглядело бы как наше. Оно было бы ослепительно ярким. Видимое невооруженным глазом в Южном полушарии, скопление сияет с величиной 3,9.
Но свет здесь не главное. Главное — темнота.
Нам уже было известно, что в его центре находится черная дыра промежуточной массы. Мы подозревали это годами, используя данные телескопа «Хаббл». Но как насчет мелочи? Звездных черных дыр? Они оставались невидимыми призраками.
Прорыв в астрометрии
Почему мы их пропустили?
Стандартные методы обнаружения не сработали. Метод лучевых скоростей? Слишком много шума в такой переполненной области. Радиопереизлучения? Не зарегистрировано. Рентгеновские вспышки от аккреции вещества? Ничего.
Тогда команда попробовала астрометрию.
Звучит технически сложно. По сути, это просто точное отслеживание. Вы наблюдаете за движением звезд с течением времени. Если звезда вибрирует — слегка дергается относительно соседних звезд — это означает, что ее тянет к чему-то массивному и невидимому.
Доктор Мэттью Уайтакер и его команда из Университета Юты не просто изучили несколько лет данных. Они провели глубокий анализ архивов.
Они извлекли более 20 лет снимков космического телескопа «Хаббл». Затем они повысили четкость фокусировки, используя свежие данные от космического телескопа Джеймса Уэбба (совместный проект NASA, ESA и CSA).
Требуемая точность была ошеломляющей. Они измеряли движение звезд с долей пикселя.
«Невозможно было бы обнаружить эти черные дыры без этих двух космических телескопов».
Без длинной базовой линии «Хаббла» и резкого взгляда «Уэбба» сигнал затерялся бы в шуме.
oMEGACat BH-2: Самое медленное танго во Вселенной
Здесь история становится странной.
Большинство двойных систем с черными дырами — это тесные, лихорадочные танцоры. Они сходятся по спирали. Они сливаются. Они кричат гравитационными волнами.
Эта же система? Медленный вращающийся партнер.
Звезда-компаньон совершает оборот вокруг oMEGACat BH-2 один раз каждые 94 года.
Это самый длительный орбитальный период, когда-либо зарегистрированный для системы двойной черной дыры. Система, вероятно, сформировалась динамически. Звезда и черная дыра не начали свой путь как пара. Они столкнулись и захватили друг друга в хаотичной среде скопления.
Но вот подвох.
Эта конфигурация нестабильна.
Команда рассчитала, что встречи с пролетающими мимо звездами в конечном итоге разорвут эту систему. Она просуществует менее миллиарда лет. Для возраста скопления в 12 миллиардов лет это лишь мгновение. Мы обнаружили ее в течение этого краткого, медленного окна возможностей.
Почему это важно?
Помимо новизны, это открытие помогает калибровать наше понимание физики черных дыр. Шаровые скопления являются фабриками по слиянию. Они являются основными источниками событий гравитационных волн, которые мы регистрируем на Земле.
«Понимание процесса формирования черных дыр и их последующего динамического образования в двойные системы жизненно важно, поскольку это влияет на нашу способность интерпретировать и понимать события гравитационных волн».
Заявил доктор Энл Сет, еще один автор исследования из Университета Юты. Если мы не понимаем популяцию здесь, мы не понимаем волны там.
Сама черная дыра оказалась легче, чем ожидалось. Напоминание о том, что природа не всегда следует нашим моделям.
Статья, описывающая это открытие, была опубликована в Astrophysical Journal Letters.
В Омега Центавре, вероятно, скрывается еще 9 999 подобных объектов.
И все они просто ждут, пока мы научимся лучше смотреть.
