У центрі щільно упакованого сферичного скупчення зірок під назвою Омега Центавра, в У Чумацькому Шляху, розташованого на відстані близько 17 тис. світлових років від нас, астрономи знайшли рідкісну чорну діру середньої маси, яка за космічними вагами еквівалентна щонайменше 8200 масам Сонця.
Це одна з найкращих зачіпок, які ми поки що маємо щодо цих невловимих звірів – чорних дір, які знаходяться в діапазоні мас між чорними дірами зоряної маси та надмасивними монстрами, що ховаються в серцях галактик. І це останнє з низки відкриттів у кулястих скупченнях зірок, яке підтверджує, що ці дивні скупчення – одне з найкращих місць для спостережень.
“Тут ми повідомляємо про спостереження семи швидко рухомих зірок в центральній частині Омеги Центавра на відстані 3 арксек (0,08 пк)”, – пише команда астрономів на чолі з Максиміліаном Хеберле з Інституту астрономії імені Макса Планка в Німеччині. “Швидкості зірок, що швидко рухаються, значно перевищують очікувану центральну швидкість витікання зоряного скупчення, тому їхню присутність можна пояснити лише зв’язком з масивною чорною дірою. Виходячи лише зі швидкостей, ми можемо зробити висновок, що нижня межа маси чорної діри становить близько 8200 мас Сонця, що робить це гарним аргументом на користь існування чорної діри проміжної маси в місцевому Всесвіті”.
Чорні діри середньої маси (IMBH) є дефіцитом принаймні наскільки ми змогли оцінити на сьогодні. Вони потрапляють у погано визначений діапазон мас, який зазвичай лежить у межах від 100 до 100 тис. – мільйона сонячних мас. По обидва боки ми маємо чорні діри зоряної маси, ті, що утворилися внаслідок колапсу ядра масивної зірки і злиття цих чорних дір, а на більшому боці – надмасивні, що в мільйони і мільярди разів перевищують масу Сонця.
Це створює проблему, оскільки без IMBH немає “сполучної тканини”, яка б поєднувала ці два діапазони мас. Астрономи вважають, що надмасивні чорні діри можуть виростати поступово з повільного накопичення та ієрархічного злиття чорних дір зоряної маси, але нам потрібно набагато більше доказів того, що IMBH є причиною існування надмасивних чорних дір. Кулясті скупчення здаються гарним місцем для пошуку. Це групи зірок, які можуть налічувати мільйони, що зібрані разом у приблизно сферичну структуру, упаковані, як блискучі сардини. У Чумацькому Шляху відомо близько 150 кулястих скупчень, і їхнє походження залишається дещо загадковим.
Але попередні дослідження кулястих скупчень виявили високу концентрацію маси в їхніх центрах, що відповідає діапазонам мас чорних дір середньої маси. І, власне, докази того, що там може ховатися такий об’єкт.
Вважається, що Омега Центавра – це роздягнуте ядро або ядро того, що колись було карликовою галактикою під назвою Gaia Sausage. Вона має приблизно 150 світлових років у поперечнику і містить близько 10 млн зірок. Карликові галактики схожі на зменшені версії повнорозмірних галактик, і цілком можливо, що замість надмасивної чорної діри в їхньому центрі вони обертаються навколо IMBH.
Чорну діру досить важко помітити, якщо вона просто висить у космосі, нічого не роблячи, тому пошуки IMBH у кульових скупченнях і карликових галактиках часто звертаються до зоряної кінематики – вивчення того, як зорі рухаються навколо маси внаслідок гравітаційних взаємодій. Найвідоміший приклад – зорі, що обертаються навколо гігантської чорної діри в центрі галактики Чумацький Шлях, Стрільця А* (Sgr A*).
Раніше дослідження, що вивчали рух зірок в Омезі Центавра, знайшли докази того, що там ховається IMBH. Це було понад десять років тому, і Хеберле та його колеги хотіли по-справжньому зазирнути туди і подивитися, чи вдасться їм ще більше звузити область пошуку.
Використовуючи 20 років даних, зібраних за допомогою космічного телескопа Габбл – понад 500 зображень – вони створили оновлений і набагато детальніший каталог власного руху центральної області Омеги Центавра, шукаючи зорі, які рухаються так, ніби на них впливає гігантська невидима маса.
У самій центральній області вони знайшли кілька швидко рухомих зірок, дуже схожих на ті, що обертаються навколо Sgr A*. І, ретельно вивчивши їхню швидкість і рух, вони змогли визначити нижню межу маси об’єкта, з яким вони, схоже, взаємодіють. 8200 мас Сонця – це IMBH, незалежно від того, як її розрізати. Насправді, кажуть дослідники, IMBH є єдиним правдоподібним поясненням того, що вони знайшли.
“Ця чорна діра У Чумацькому Шляху є важливим джерелом даних для вивчення демографії чорних дір у галактиках з низькою масою, поряд з іншими чорними дірами, які були виявлені в більш масивних кулястих скупченнях і розріджених [галактичних] ядрах”, – пишуть вони у своїй статті. “Щобільше, ця чорна діра є найближчою масивною чорною дірою і лише другою після Sgr A*, для якої ми можемо вивчати рух кількох окремих зв’язаних зоряних супутників”.
Це відкриття, за їхніми словами, пропонує переглянути інші кулясті скупчення і застосувати подібну методологію, щоб звузити коло таємниць, які можуть бути в них знайдені.
Читайте також: