На протяжении своей тринадцатимиллиардной истории Млечный Путь поглотил не менее шести других галактик, возможно, даже больше десяти. Недавно исследователи обнаружили «замороженное во времени» ядро одной из них — черную дыру с промежуточной массой.
Омега Центавра — самое крупное из известных шаровых звездных скоплений, расположенных в нашей Галактике. Оно находится на расстоянии около 17,7 тысяч световых лет (5,43 килопарсека) от Земли, немного выше плоскости Млечного Пути, и его видимый размер на небе соответствует диаметру полной Луны. Учитывая массивность скопления, его структуру и динамику звёздных популяций, многие астрономы полагают, что это скопление представляет собой «оголённое» ядро карликовой галактики. В связи с этим, уже не первый год ученые ведут поиски центральной черной дыры в этом скоплении.
Привлекательность черной дыры, расположенной в скоплении Омега Центавра, в значительной степени связана с предполагаемым масштабом этого объекта. Астрономы хорошо знакомы с черными дырами звездной массы, масса которых варьируется от пяти до 150 солнечных масс, а также со сверхмассивными черными дырами, чья масса достигает сотен тысяч солнечных масс. Черные дыры среднего размера до сих пор являются целью интенсивных исследований.
В самом сердце системы Омега Центавра, вероятно, находится черная дыра, поскольку слияние с Млечным Путем, по всей видимости, препятствовало её дальнейшему развитию. Расположение вблизи скопления делает обнаружение этого объекта более легким по сравнению с другими карликовыми галактиками.
Уже в 2008 году исследователи из Института внеземной физики Общества Макса Планка, расположенного в Германии, на основе данных, полученных с космического телескопа «Хаббл» и обсерватории «Джемини» объявили об обнаружении в скоплении желанной черной дыры средней массы. Но в научном сообществе возникли сомнения в точности измерений. С тех пор вышло еще несколько работ с оценками возможной массы объекта.
В 2019 году ученые разработали исследовательский проект, целью которого было изучение истории становления скопления Омега Центавра. Для этого они проанализировали более 500 архивных изображений, полученных с телескопа «Хаббл», чтобы с высокой точностью определить траектории движения 1,4 миллиона звезд, находящихся в недрах этого скопления. Полученные данные опубликованы в журнале Astrophysical Journal. Интересно, что основная цель создания большинства этих изображений заключалась в настройке оборудования космического телескопа «Хаббл», а не в проведении научных изысканий.
Имея такой точный каталог, астрономы смогли бы определить наиболее быстро движущиеся звезды и, анализируя их перемещение, установить расположение сверхмассивной черной дыры. Однако, учитывая огромное количество объектов, задача оставалась чрезвычайно сложной, подобной поиску иголки в стоге сена.
К счастью, ученым удалось выявить семь подобных стремительных звезд в ограниченной области в центре скопления, что позволило им убедительно подтвердить наличие там черной дыры. Результаты исследования представлены в научной статье вышла в журнале Nature.
На основе анализа траекторий и скоростей движения звезд, астрономы рассчитали, что масса черной дыры, расположенной в центре скопления Омега Центавра, составляет не менее 8200 солнечных масс. Этот объект, разумеется, не наблюдается напрямую, однако теперь его местоположение определено с точностью до области диаметром в три световых года.
Следует отметить, что это самая близкая к нам крупная черная дыра. Она находится на расстоянии всего 18 тысяч световых лет, в отличие от сверхмассивной черной дыры, находящейся в центре нашей галактики, до которой 26 тысяч световых лет.
Исследователи намерены продолжить изучение центральной части скопления Омега Центавра, используя космический телескоп «Джеймс Уэбб» и другие перспективные обсерватории. Они позволят с большей точностью, чем «Хаббл», установить местоположение звезд.