Хаббл нашел доказательства существования редкой черной дыры в Омеге Центавра

Международная группа астрономов использовала более 500 изображений космического телескопа Хаббл НАСА/ЕКА за два десятилетия, чтобы обнаружить семь быстро движущихся звезд в самой внутренней области Омеги Центавра, самого большого и яркого шарового скопления на небе. Эти звезды предоставляют убедительные новые доказательства существования черной дыры промежуточной массы. Автор: ESA/Hubble & NASA, M. Häberle

Международная группа астрономов использовала более 500 изображений космического телескопа Хаббл НАСА/ЕКА за два десятилетия, чтобы обнаружить семь быстро движущихся звезд в самой внутренней области Омеги Центавра, самого большого и яркого шарового скопления на небе. Эти звезды предоставляют убедительные новые доказательства существования черной дыры промежуточной массы.

Омега Центавра видна с Земли невооруженным глазом и является одним из любимых небесных объектов для наблюдателей в южном полушарии. Хотя скопление находится на расстоянии 17 000 световых лет от нас, чуть выше плоскости Млечного Пути, оно кажется почти таким же большим, как полная Луна, если смотреть из темной сельской местности.

Точная классификация Омеги Центавра со временем менялась по мере того, как улучшались наши возможности ее изучения. Впервые она была указана в каталоге Птолемея почти 2000 лет назад как одиночная звезда. Эдмонд Галлей описал ее как туманность в 1677 году, а в 1830-х годах английский астроном Джон Гершель был первым, кто признал ее шаровым скоплением.

Шаровые скопления обычно состоят из до 1 миллиона старых звезд, тесно связанных друг с другом гравитацией, и встречаются как на окраинах, так и в центральных областях многих галактик, включая нашу собственную. Омега Центавра имеет несколько характеристик, которые отличают ее от других шаровых скоплений: она вращается быстрее, чем обычное шаровое скопление, и ее форма сильно уплощена. Более того, Омега Центавра примерно в 10 раз массивнее других крупных шаровых скоплений, почти так же массивна, как небольшая галактика.

Кандидат в чёрную дыру в Омеге Центавра. Автор: ESA/Hubble & NASA, M. Häberle

Омега Центавра состоит примерно из 10 миллионов звезд, связанных гравитацией. Международная группа сейчас создала огромный каталог движений этих звезд, измерив скорости 1,4 миллиона звезд, изучив более 500 изображений скопления Хаббла.

Большинство этих наблюдений предназначались для калибровки инструментов Хаббла, а не для научного использования, но они оказались идеальной базой данных для исследовательских усилий команды. Обширный каталог, который на сегодняшний день является крупнейшим каталогом движений любого звездного скопления, будет доступен в открытом доступе. Она скоро появится в The Astrophysical Journal, и в настоящее время статья доступна на сервере препринтов arXiv.

«Мы обнаружили семь звезд, которых там не должно было быть», — объяснил Максимилиан Хеберле из Института астрономии Макса Планка в Германии, который руководил этим исследованием. «Они движутся так быстро, что им следует покинуть скопление и никогда не возвращаться.

«Наиболее вероятное объяснение состоит в том, что очень массивный объект гравитационно притягивает эти звезды и удерживает их близко к центру. Единственный объект, который может быть настолько массивным, — это черная дыра, масса которой как минимум в 8200 раз превышает массу нашего Солнца. "

Несколько исследований предположили наличие IMBH в Омеге Центавра. Однако другие исследования предположили, что эта масса могла быть обеспечена центральным скоплением черных дыр звездной массы, и предположили, что отсутствие быстро движущихся звезд со скоростью, превышающей необходимую скорость убегания, делает IMBH менее вероятным по сравнению с этим.

«Это открытие на данный момент является самым прямым доказательством существования IMBH в Омеге Центавра», — добавила руководитель группы Надин Ноймайер, также из Института астрономии Макса Планка, которая инициировала исследование. «Это интересно, потому что известно очень мало других черных дыр с подобной массой. Черная дыра в Омеге Центавра может быть лучшим примером IMBH в нашем космическом окружении».

Вид Омеги Центавра, сделанный Хабблом (обрезанный). Автор: ESA/Hubble & NASA, M. Häberle

Если это подтвердится, то на расстоянии 17 000 световых лет кандидат в черную дыру будет находиться ближе к Земле, чем черная дыра с массой 4,3 миллиона солнечных лет в центре Млечного Пути, которая находится на расстоянии 26 000 световых лет от Земли. Помимо галактического центра, это также будет единственный известный случай, когда несколько звезд тесно связаны с массивной черной дырой.

Научная группа теперь надеется охарактеризовать черную дыру. Хотя считается, что его масса составляет не менее 8200 солнечных масс, его точная масса и точное положение до конца не известны. Команда также намерена изучить орбиты быстро движущихся звезд, что требует дополнительных измерений соответствующих лучевых скоростей.

Для этого команде было предоставлено время для работы с космическим телескопом Джеймса Уэбба НАСА/ЕКА/ККА, а также у нее есть другие ожидающие рассмотрения предложения по использованию других обсерваторий.

Омега Центавра также стала недавним объектом нового выпуска данных миссии ЕКА Гайя, которые содержали более 500 000 звезд.

«Даже спустя 30 лет космический телескоп «Хаббл» с его инструментами визуализации по-прежнему остается одним из лучших инструментов для высокоточной астрометрии в густонаселенных звездных полях, регионах, где «Хаббл» может обеспечить дополнительную чувствительность наблюдений миссии ЕКА «Гайя», — поделился член команды Маттиа Либралато. Национального института астрофизики Италии (INAF), а ранее — AURA Европейского космического агентства во время данного исследования.

«Наши результаты демонстрируют высокое разрешение и чувствительность Хаббла, которые дают нам новые захватывающие научные открытия и дадут новый импульс теме ЧД в шаровых скоплениях».

Больше информации: Maximilian Häberle et al, oMEGACat II—Photometry and proper motions for 1.4 million stars in Omega Centauri and its rotation in the plane of the sky, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2404.03722

Источник: European Space Agency