Уявіть собі місто з мільйонами мешканців, де за всіма законами статистики має бути тисячі злочинців, але поліція десятиліттями не може впіймати жодного. Саме такою загадкою для астрономів був кулястий зоряний кластер Омега Центавра. Моделі передбачали в ньому близько 10 000 малих чорних дір, але слідів майже не було. Тепер команда астрономів, про яку розповідає Newswise Science News, нарешті виявила першу таку «загублену» чорну діру — і вона виявилася ще й дивно легкою та надзвичайно повільною в орбіті.
Що відомо коротко
Кулястий кластер Омега Центавра містить близько 10 мільйонів гравітаційно зв’язаних зір.
Теоретичні моделі передбачають у ньому приблизно 10 000 зоряних (малої маси) чорних дір, але їх майже не вдавалося виявити.
Астрономи знайшли першу таку чорну діру, названу oMEGACat BH-2, за допомогою понад 20 років даних телескопа Габбл і нових спостережень телескопа Джеймс Вебб.
Чорна діра має масу лише 4,46 мас Сонця і утворює пару з видимою зорею масою 0,78 мас Сонця.
Зоря обертається навколо чорної діри за приблизно 94 роки — це найдовший відомий період орбіти в системі «чорна діра + зоря».
Як «невидимку» видалила зоря-компаньйон
Звичайно чорні діри виявляють за тим, як вони «їдять» речовину: гарячий газ випромінює рентгенівські промені та радіохвилі. Але в Омезі Центавра цей метод майже не працював — чорні діри поводилися надто тихо. Тому команда перейшла до іншої тактики: замість того, щоб ловити «крик» матерії, вони відстежували надзвичайно малі зміни положення зір на небі.
Цей підхід називається астрометрія. Це як дивитися на далеку ліхтарню і помічати, що вона за роки ледь-ледь «хитається» — не тому, що рухається сама, а тому, що її тягне невидимий сусід. Саме так астрономи й побачили зорю, яка обертається навколо невидимого, але дуже масивного об’єкта.
Використавши архівні дані телескопа Габбл за період з 2002 по 2023 рік і свіжі спостереження в ближньому інфрачервоному діапазоні від телескопа Джеймс Вебб, дослідники змогли виміряти рух зорі з точністю до частки пікселя на детекторах. Ці мікроскопічні зміщення й видали орбіту навколо чорної діри.
Що саме знайшли в Омезі Центавра
Виявлена система отримала позначення oMEGACat BH-2. Це подвійна система, де одна компонента — звичайна зоря головної послідовності, а інша — невидимий компаньйон, який виявився чорною дірою.
Раніше інша група вчених припускала, що в цій системі може бути нейтронна зоря. Але новий аналіз, який поєднав довгу серію астрометричних вимірювань Габбла з уточненнями від Вебба, дозволив значно точніше оцінити масу невидимого об’єкта.
Маса видимої зорі відома доволі добре — близько 0,78 маси Сонця. Знаючи її орбіту, команда обчислила масу компаньйона: приблизно 4,46 маси Сонця. Це занадто багато для нейтронної зорі, тож варіант із нейтронною зорею відпав, а чорна діра стала єдиним реалістичним поясненням.
І тут з’являється ще один парадокс: для такого середовища, як Омега Центавра, де зорі бідні на важкі елементи (так звані «метали» в астрономії), теорії передбачають зазвичай
