В шаровом скоплении Омега Центавра планировали обнаружить черную дыру промежуточной массы – объект, занимающий промежуточное положение между малыми черными дырами, образующимися после гибели звезд, и сверхмассивными, находящимися в центрах галактик. Несмотря на длительные поиски, такие черные дыры пока не были найдены в космосе. Похоже, их нет и в Омеге Центавра, однако там обнаружена целая система, состоящая из других черных дыр.
Шаровые звездные скопления напоминают уменьшенные копии галактик – это совокупность гравитационно связанных звезд, объединенных в сферическую структуру. Они находятся вокруг более крупной галактики и вращаются вокруг нее, подобно спутникам. Вокруг нашего Млечного Пути насчитывают уже более полутора сотен таких образований».
Это скопление известно наблюдениям с древних времен, однако на протяжении многих веков его принимали за звезду, поэтому исторически сложилось название «Омега Центавра». Объект находится в созвездии, которое носит то же имя, на расстоянии около 15-17 тысяч световых лет от Земли. Для сопоставления, галактики, являющиеся спутниками Млечного Пути – Большое и Малое Магеллановы Облака – расположены приблизительно на 10 раз большего удалении.
Размеры этого скопления составляют приблизительно 150 световых лет, а в его составе насчитывается около 10 миллионов звезд, общая масса которых эквивалентна массе четырех-пяти миллионов Солнц. Преимущественно это карликовые звезды. Габариты Омеги Центавра давно вызывают у астрономов предположения о том, что это не совсем типичное шаровое скопление, а скорее остатки небольшой галактики, ранее поглощенной Млечным Путем.
Именно поэтому Омега Центавра представляет наибольший интерес для ученых, изучающих черные дыры. Они стремятся обнаружить предполагаемую теоретически возможную разновидность – черную дыру средней массы.
В настоящее время астрономы фиксируют в космосе два основных типа черных дыр: образовавшиеся в результате коллапса ядер самых массивных звезд (они же черные дыры звездных масс, либо несколько больше по размеру) и сверхмассивные черные дыры, расположенные в центрах галактик, обладающие массой, эквивалентной миллионам и миллиардам Солнц. Например, масса нашей галактической черной дыры, находящейся в центре Млечного Пути, составляет четыре миллиона солнечных масс.
Ученые-астрономы стремятся установить, существует ли черная дыра промежуточного типа — с массой, эквивалентной десяткам тысяч Солнц. В случае их существования, наиболее перспективными местами для поиска являются шаровые звездные скопления. Ранее предполагалось, что подобный объект находится в Омеге Центавра, и в центре скопления действительно зафиксированы признаки источника чрезвычайно сильной гравитации, проявляющиеся в аномально высоких скоростях движения некоторых звезд.
Вопрос о причинах ускорения этих звезд вызвал дискуссию: одни ученые полагали, что их движению способствует крупная черная дыра, обладающая промежуточной массой, в то время как другие утверждали, что это может быть скопление менее массивных черных дыр – объектов звездных масс.
Испанские, французские, швейцарские и британские астрономы совместно создали детальную модель внутренних процессов, протекающих в шаровом скоплении. Их исследование представлено в статье, опубликованной в Astronomy & Astrophysics (доступна на сервере препринтов Корнеллского университета) они объяснили, что изучили центр Омеги Центавра с помощью расположенных в его окрестностях звезд особой разновидности — так называемых миллисекундных пульсаров.
Пульсары, также известные как нейтронные звезды, представляют собой сжавшиеся остатки ядер «умерших» массивных звезд. Они вращаются вокруг своей оси с колоссальной скоростью и генерируют мощное излучение. Миллисекундные пульсары характеризуются исключительно быстрым вращением, совершая один оборот за чрезвычайно короткие промежутки времени. Считается, что такое быстрое вращение вызвано аккрецией вещества от звезды-компаньона. Такие двойные системы часто обнаруживаются в шаровых скоплениях, где звезды расположены очень близко друг к другу. Астрофизики отмечают, что периоды обращения этих звезд практически не меняются, что позволяет использовать их в качестве высокочувствительных инструментов для выявления даже самых незначительных изменений в окружающей среде.
В системе Омега Центавра насчитывается 18 подобных звезд. Специалисты проанализировали их характеристики, чтобы определить распределение массы в центре скопления. Наиболее вероятным представляется, что там находится не одна крупная черная дыра, а скопление черных дыр звездных размеров. Хотя нельзя исключать наличие особенно массивной черной дыры в центральной области, она, вероятно, значительно менее тяжела, чем предполагалось ранее, и в любом случае окружена множеством небольших.