Быстрые звезды выдали черную дыру промежуточной массы в шаровом скоплении Омега Центавра

Астрономы обнаружили семь быстродвижущихся звезд вблизи центра шарового скопления Омега Центавра. Их свойства однозначно указывают на что, что в центре скопления находится черная дыра промежуточной массы, которую оценили в 8200 масс Солнца. Статья опубликована в журнале Nature.

Черные дыры промежуточной массы находятся между сверхмассивными черными дырами (10⁶—10¹⁰ масс Солнца) в центрах галактик и черными дырами звездных масс (от единиц до нескольких десятков масс Солнца), которые образуются в финале жизни звезд. Несмотря на долгую историю их поисков пока что ученые обнаруживали лишь кандидатов в карликовых галактиках, шаровых скоплениях, гипермощных рентгеновских источниках и даже регистрировали гравитационный всплеск от возможного события рождения подобной черной дыры.

Шаровое скопление Омега Центавра, расположенное на расстоянии около 15800 световых лет от Солнца, считается одной из наиболее интересных целей для поиска черной дыры промежуточной массы. Это наиболее крупное, массивное и яркое шаровое скопление в Млечном Пути, находящееся на ретроградной орбите, которое может быть родом из ядра слившейся с Млечным Путем в прошлом карликовой галактики (Секвойя или Гайя-Энцелад). Однако поиски черной дыры в нем, длящиеся уже пару десятилетий, до сих пор не давали однозначного вывода.

Астрономы во главе с Максимилианом Хеберле (Maximilian Häberle) из Института астрономии Общества Макса Планка нашли убедительные доказательства того, что в центре Омеги Центавра есть черная дыра промежуточной массы. Ученые работали с ранее созданным каталогом кинематических свойств звезд во внутренней части скопления oMEGACat II, основанном на снимках космического телескопа «Хаббл», полученных за последние 20 лет.

Исследователи обнаружили семь быстродвижущихся звезд вблизи центра скопления, которые находятся на Главной последовательности. Самая быстрая из них обладает собственной скоростью в двумерном пространстве в 113 километров в секунду. Остальные звезды движутся с собственными скоростями от 66,2 до 94,9 километров в секунду. Четыре из семи звезд, включая три самые быстрые, находятся в пределах менее 0,09 светового года от центра скопления.

Наличие этих звезд, чьи скорости выше скорости убегания из скопления, можно объяснить только в том случае, если они связаны с компактным массивным объектом вблизи центра скопления, иначе бы они покинули Омегу Центавра менее чем за тысячу лет. В качестве подобного массивного объекта, по оценкам авторов статьи, прекрасно подходит черная дыра с массой 8200 масс Солнца, которая может быть самой слабо аккрецирующей окружающее вещество из известных черных дыр, если опираться на данные рентгеновских и радионаблюдений.

Подробнее про черные дыры промежуточной массы и их поиски мы писали в материале «Охота уже начата».