Астрономы впервые выследили чёрную дыру звёздной массы в шаровом скоплении Омега Центавра, которое считается одним из самых плотных и массивных звёздных скоплений в Млечном Пути. Для этого прорыва исследователи задействовали свыше двадцати лет архивных данных, полученных космическим телескопом «Хаббл», а также провели дополнительные уточняющие наблюдения с помощью инфракрасного телескопа «Джеймс Уэбб». Итоги научной работы были обнародованы на страницах авторитетного журнала The Astrophysical Journal Letters.
Само скопление Омега Центавра удерживается гравитацией и насчитывает приблизительно 10 миллионов звёзд. Более ранние исследования с участием «Хаббла» давали основания предполагать наличие в центральной части скопления массивной чёрной дыры промежуточного веса. Впрочем, теоретические модели также допускали присутствие примерно 10 000 миниатюрных чёрных дыр звёздной массы, представляющих собой угасшие остатки массивных светил, завершивших свой жизненный цикл мощными взрывами сверхновых.
Долгое время зафиксировать эти скрытные объекты напрямую не удавалось. Все прежние попытки строились на вычислении лучевых скоростей движущихся звёзд либо на попытках поймать рентгеновское и радиоизлучение от космической материи, которая поглощается чёрной дырой.
Новый компактный объект получил официальный индекс oMEGACat BH-2. Его удалось выявить благодаря астрометрии — высокоточному методу, фиксирующему микроскопические смещения звёзд на небесном своде в течение длительного времени. Учёным удалось проследить траекторию движения обычной видимой звезды-компаньона на удалении около 18 000 световых лет от нашей планеты и доказать, что она вращается вокруг невидимого массивного центра. Характер движения однозначно указал на присутствие чёрной дыры.
Сопоставив архивные снимки «Хаббла» за период с 2002 по 2023 год со свежими данными телескопа «Джеймс Уэбб», астрономы смогли точно вычислить параметры системы. Выяснилось, что масса видимой звезды составляет около 0,78 солнечной массы, тогда как её невидимый компаньон весит 4,46 массы Солнца. Такие показатели полностью исключают вероятность того, что перед нами нейтронная звезда, так как подобный класс объектов просто не может быть столь массивным. При этом сама обнаруженная чёрная дыра оказалась заметно легче, чем предсказывали теории для Омеги Центавра с её дефицитом тяжёлых элементов.
Главной сенсацией стала уникальная орбита системы oMEGACat BH-2: полный цикл обращения звезды вокруг чёрной дыры занимает рекордные 94 года. На сегодняшний день это самый долгий известный период среди всех обнаруженных двойных систем с чёрной дырой. По мнению астрофизиков, пара сформировалась не одновременно с момента рождения скопления — звезда и чёрная дыра могли объединить свои судьбы уже позже в результате сложных динамических столкновений с другими светилами в этой плотной звёздной обители.
Полученные данные помогут исследователям лучше понять законы эволюции чёрных дыр и образования парных космических объектов, способных порождать гравитационные волны в момент слияния. Команда намерена продолжить поиски аналогичных систем как в Омеге Центавра, так и в других шаровых скоплениях. Ожидается, что в будущем аналогичные масштабные исследования удастся вывести на новый уровень благодаря регулярным обзорам плотных областей нашей галактики, которые будет проводить космический телескоп Nancy Grace Roman Space Telescope.
