За 13 миллиардов лет своей истории наш Млечный Путь поглотил как минимум шесть других галактик, а скорее всего, больше десяти. И вот ученые нашли «замерзшее во времени» ядро одной из них — черную дыру средней массы.
Омега Центавра — крупнейшее известное шаровое звездное скопление в нашей Галактике. Оно находится примерно в 17,7 тысячи световых лет от нас (5,43 килопарсека), расположено чуть выше плоскости галактики, а на ночном небе занимает площадь полной луны. Из-за большой массы, структуры и движения популяций звезд многие астрономы считают это скопление «оголенным» ядром карликовой галактики. Поэтому уже не первое десятилетие они ищут там центральную черную дыру.
Интерес астрономов к черной дыре скопления Омега Центавра во многом объясняется гипотетическим размером объекта. Мы знаем немало черных дыр звездной массы, в диапазоне от пяти до 150 солнечных масс, и множество сверхмассивных черных дыр массой от сотен тысяч солнечных масс. Черные дыры средней массы по-прежнему остаются объектом активных поисков.
В центре Омеги Центавра должна быть как раз такая дыра, потому что слияние с Млечным Путем должно было остановить ее рост. Близость скопления означала, что засечь ее будет проще, чем в других карликовых галактиках.
Еще в 2008 году ученые из Института внеземной физики Общества Макса Планка (Германия) по данным наблюдений космического телескопа «Хаббл» и обсерватории «Джемини» объявили об обнаружении в скоплении желанной черной дыры средней массы. Но в научном сообществе возникли сомнения в точности измерений. С тех пор вышло еще несколько работ с оценками возможной массы объекта.
В 2019 году ученые придумали исследовательский проект по изучению истории формирования скопления Омега Центавра. С помощью более чем 500 архивных снимков «Хаббла» они решили точно отследить движение 1,4 миллиона звезд в глубине скопления. Результаты этой работы опубликованы в журнале Astrophysical Journal. Примечательно, что большинство этих снимков делали для калибровки приборов «Хаббла», а не для дальнейших исследований.
Тогда астрономы поняли, что с таким точным каталогом они смогут найти самые быстродвигающиеся звезды и по их движению понять местоположение центральной черной дыры. Впрочем, при подобном количестве объектов это все равно было сравнимо с поиском иголки в стоге сена.
К счастью, ученым удалось отловить семь таких быстрых звезд в очень небольшой области в центре скопления — они, наконец, убедительно подтвердили существование там черной дыры. Статья с результатами исследования вышла в журнале Nature.
По направлениям и скоростям движения звезд астрономы определили, что масса черной дыры в центре Омеги Центавра — как минимум 8,2 тысячи солнечных масс. Ее, конечно, не видно, но теперь местоположение объекта известно до небольшой области диаметром в три световых года.
Примечательно, что это ближайшая к нам массивная черная дыра. Она расположена всего в 18 тысячах световых лет от нас, в то время как до сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути — 26 тысяч световых лет.
Группа ученых планирует продолжить изучение центральной области скопления Омега Центавра с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» и других будущих обсерваторий, которые смогут точнее «Хаббла» определить местоположение звезд.