Hubble відкрив приховану чорну діру в Омезі Центавра

Чорні діри — це люки Всесвіту, що ведуть у безодню. Зазвичай вони бувають двох розмірів. Перший тип — це зірки, які є достатньо масивними, і коли вони згорають, вони колапсують до сингулярності, яка еквівалентна масі нашого Сонця в п’ять-десять разів, роздробленій на щось менше, ніж крапка в кінці цього речення.

Другий відомий тип — це чорні діри-монстри, маса яких у мільйони або навіть мільярди разів перевищує масу нашого Сонця. Вони живуть у темних серцях галактик, поглинаючи будь-які зірки, які проходять поблизу. Вони мають бути тісно пов’язані з першими днями формування галактик.

Невловимими є так звані чорні діри середньої маси, вагою в сотні або кілька тисяч сонячних мас. Чи є вони «відсутньою ланкою» в еволюції чорних дір ?

Один із найкращих кандидатів ховається в центрі величезного кулястого зоряного скупчення Омега Центавра. Оскільки чорні діри неможливо безпосередньо спостерігати, астрономи повинні використовувати «зоряну криміналістику», вимірюючи, як гравітаційне тяжіння чорної діри впливає на рух сусідніх зірок. Швидкості зірок можна використовувати для оцінки маси чорної діри. Чим швидше рухається зірка, тим сильніше тягне чорна діра.

Це ретельний процес, який може виконати лише космічний телескоп Хаббл для чогось такого далекого, як Омега Центавра. Астрономи використали понад 500 зображень Хаббла — за два десятиліття спостережень — щоб прослідкувати за рухом семи швидкорухомих зірок у найглибшій частині зоряного скупчення.

Чорна діра в Омега Центавра, за оцінками, у 8200 разів більше нашого Сонця. Якщо це підтвердиться, воно ближче до Землі, ніж чорна діра з масою 4,3 мільйона сонячних мас у центрі Чумацького Шляху. Ця чорна діра знаходиться на відстані 26 000 світлових років від нас, а Омега Центавра — 17 700 світлових років від нас.

Космічний телескоп Hubble знайшов переконливі докази існування чорної діри середньої маси в Омезі Центавра

Більшість відомих чорних дір або надзвичайно масивні, як надмасивні чорні діри, що лежать у ядрах великих галактик, або відносно легкі, їх маса менше ніж у 100 разів перевищує масу Сонця. Однак чорні діри середньої маси (IMBH) зустрічаються рідко і вважаються рідкісними «відсутніми ланками» в еволюції чорних дір.

Зараз міжнародна група астрономів використала понад 500 зображень, отриманих космічним телескопом Хаббла NASA, за два десятиліття спостережень, щоб знайти докази існування чорної діри середньої маси, відслідковуючи рух семи швидкорухомих зірок у найглибша область кульового зоряного скупчення Омега Центавра.

Ці зірки надають нові переконливі докази наявності гравітаційного тяжіння від чорної діри середньої маси, що тягне їх. На сьогодні знайдено лише кілька інших кандидатів у IMBH.

Омега Центавра складається приблизно з 10 мільйонів зірок, пов’язаних силою тяжіння. Це скупчення приблизно в 10 разів масивніше інших великих кульових скупчень — майже таке ж масивне, як невелика галактика.

Дослідження та відкриття на IMBH

Серед багатьох питань, на які вчені хочуть відповісти: чи існують IMBH, і якщо так, то наскільки вони поширені? Чи росте надмасивна чорна діра з IMBH? Як утворюються самі IMBH? Чи щільні зоряні скупчення є їхнім улюбленим домом?

Зараз астрономи створили величезний каталог для руху цих зірок, вимірявши швидкості для 1,4 мільйона зірок, зібраних із зображень скупчення Хаббла. Більшість цих спостережень були призначені для калібрування приладів Хаббла, а не для наукового використання, але вони виявилися ідеальною базою даних для дослідницьких зусиль команди.

«Ми виявили сім зірок, яких там не повинно бути», — пояснив Максиміліан Хеберле з Інституту астрономії Макса Планка в Німеччині, який керував цим дослідженням. «Вони рухаються так швидко, що втечуть зі скупчення й ніколи не повернуться. Найімовірніше пояснення полягає в тому, що дуже масивний об’єкт гравітаційно притягує ці зірки та утримує їх близько до центру. Єдиний об’єкт, який може бути таким масивним, – це чорна діра, яка щонайменше у 8200 разів перевищує масу нашого Сонця».

Наслідки та історичне значення відкриття

Кілька досліджень показали наявність IMBH в Омега Центавра. Однак інші дослідження припустили, що масу може спричинити центральне скупчення чорних дір із зірковою масою, і припустили, що відсутність зірок, що швидко рухаються вище необхідної швидкості відходу, робить IMBH менш імовірним у порівнянні.

«Це відкриття є найбільш прямим доказом існування IMBH в Омезі Центавра», — додала керівник групи Надін Ноймаєр з Інституту астрономії Макса Планка в Німеччині, яка ініціювала дослідження разом з Аніл Сет з Університету Юти, Солт-Лейк. Місто. «Це захоплююче, тому що відомо лише дуже мало інших чорних дір із подібною масою. Чорна діра в Омега Центавра може бути найкращим прикладом IMBH у нашому космічному сусідстві».

Якщо це підтвердиться, на відстані 17 700 світлових років чорна діра-кандидат знаходиться ближче до Землі, ніж чорна діра з масою 4,3 мільйона сонячних мас у центрі Чумацького Шляху, яка розташована на відстані 26 000 світлових років.

Омега Центавра видно із Землі неозброєним оком і є одним з улюблених небесних об’єктів для звіздарів, що живуть у південній півкулі. Розташоване прямо над площиною Чумацького Шляху, скупчення виглядає майже таким же великим, як повний Місяць, якщо дивитися з темної сільської місцевості. Вперше вона була внесена до каталогу Птолемея майже 2000 років тому як одна зірка. Едмонд Галлей повідомив, що це туманність у 1677 році. У 1830-х роках англійський астроном Джон Гершель першим визнав це як кульове скупчення.

Стаття про відкриття під керівництвом Хеберле та ін. було опубліковано онлайн 10 липня в журналі Nature.