В самом центре плотно упакованного шарового звездного скопления Омега Центавра, расположенного от нас на удалении порядка 17 000 световых лет, астрономы обнаружили свидетельство существования крупной черной дыры, масса которой по предварительным оценкам превышает массу нашего Солнца как минимум в 8200 раз.
В Млечном Пути обнаружен зародыш сверхмассивной черной дыры - Он массивнее Солнца в 8200 раз
Ученые считают, что обнаруженный объект является «отличным кандидатом» на роль своеобразного зародыша сверхмассивной черной дыры, так называемой черной дыры промежуточной массы.
“Это одна из самых лучших подсказок для поиска этих неуловимых космических монстров - черных дыр, которые по массе находятся в диапазоне между черными дырами звездных масс и сверхмассивными гигантами, скрывающимися в центрах галактик. И это последнее из целого ряда открытий в глобулярных звездных кластерах - еще раз доказывает, что шаровые скопления являются одним из лучших мест для поиска”.
«В рамках данного исследования мы наблюдали семь быстро движущихся звезд в центральной части Омега Центавра на удалении 3 угловых дуг (0,08 парсека)», - сообщает группа астрономов под руководством Максимилиана Хеберле из Института астрономии Макса Планка в Германии.
«Скорости быстро движущихся звезд значительно превышают расчетную скорость убегания из центра кластера, поэтому их активность можно объяснить только существованием массивной черной дыры. Исходя только из скорости движущихся объектов, можно сделать вывод о том, что нижний предел массы черной дыры составляет порядка 8200 солнечных масс, что является убедительным доказательством существования ЧД средней массы в локальной Вселенной».
Черные дыры промежуточной массы (IMBHs) встречаются крайне редко, по крайней мере, так было до сих пор. Они попадают в довольно широкий диапазон масс - от 102 до 106 солнечных масс.
По одну сторону от них находятся черные дыры звездной массы - те, что образовались в результате коллапса ядра массивной звезды, а по другую - СЧД, в миллионы и миллиарды, раз превышающие массу Солнца.
В связи с этим возникает проблема, поскольку без IMBH невозможно установить "связующее звено" между двумя типами ЧД. Астрономы полагают, что сверхмассивные черные дыры могут постепенно расти в результате медленного накопления и иерархического слияния черных дыр звездной массы. Вместе с тем, они считают, что для того, чтобы объяснить большое количество сверхмассивных черных дыр, потребуется гораздо больше доказательств существования ЧДПМ
Снимок широкого звездного поля в районе Омега Центавра. (NASA, ESA и Digitszed Sky Survei 2)
Хорошим местом для поиска являются глобулярные кластеры. Это группы звезд, число которых может исчисляться миллионами. Все они тесно связаны гравитацией и собраны вместе в структуру сферической формы. На данный момент в Млечном Пути обнаружено немногим более 150 шаровых скоплений и около двух десятков кандидатов.
Ученые отмечают, что предыдущие исследования шаровых скоплений обнаружили высокую концентрацию массы в их центрах, что соответствует диапазону черных дыр промежуточной массы. И, более того, есть все основания полагать, что там мог затаиться подобный объект.
Считается, что скопление Омега Центавра — разрушенное ядро карликовой галактики Гайя-Энцелад. Размер кластера составляет примерно 150 световых лет в поперечнике. В нем насчитывается примерно 10 миллионов звезд. Карликовые галактики — это как бы уменьшенные версии "полноразмерных" галактик, и возможно, в их центрах вместо сверхмассивных черных дыр вращаются черные дыры промежуточной массы, считают учёные.
Так как черные дыры большую часть времени неактивны их довольно сложно обнаружить, поэтому в поисках IMBH в шаровых скоплениях и карликовых галактиках ученые обращаются к звездной кинематике - раздела астрономии, изучающего движение различных объектов в космическом пространстве. Самый известный пример - движение звезд вокруг гигантской черной дыры Стрельца А* (Sgr A*), обитающей в центре нашей галактики Млечный Путь.
Ранее исследования, посвященные изучению движения звезд в Омеге Центавра, нашли доказательства того, что там может скрываться Черная дыра промежуточной массы. Это было более десяти лет назад, и теперь Хеберле с коллегами захотели разобраться в этом вопросе и посмотреть, смогут ли они сузить круг поиска.
Используя данные, собранные космическим телескопом «Хаббл» за последние 20 лет, - а это более 500 изображений - ученые составили обновленный и более подробный каталог собственных движений центральной части Омеги Центавра, пытаясь отыскать звезды, которые движутся так, словно на них влияет невидимый гигантский объект.
В самом сердце кластера они обнаружили несколько быстро движущихся звезд, по характеристикам очень напоминающих те, что вращаются вокруг Sgr A*. Тщательно изучив их скорость и движение, ученые смогли определить нижний предел массы объекта, с которым они, по-видимому, взаимодействуют. Как было упомянуто выше масса объекта составила 8200 солнечных масс - что соответствует классу ЧДПМ.
В центре глобулярного кластера Омега Центавра обнаружена черная дыра промежуточной массы. NASA Hubble Space Telescope/Unsplash
По словам исследователей, существование Черной дыры промежуточной массы - единственное правдоподобное объяснение того, что они обнаружили. «Эта черная дыра представляет собой важную отправную точку в изучении демографии черных дыр в маломассивных галактиках, наряду с другими черными дырами, которые были обнаружены в более крупных глобулярных кластерах или разрушенных [галактических] ядрах», - отмечают авторы в своей статье.
«Более того, эта ЧД является ближайшей к нам массивной черной дырой и лишь второй по величине после Sgr A*, движение которой мы можем изучить по нескольким отдельным связанным звездным компаньонам». По словам исследователей, это открытие позволит по-новому взглянуть на другие шаровые звездные скопления и применить аналогичную методику, чтобы узнать, какие секреты они скрывают..
