В плотных звездных кластерах вероятно присутствует значительное количество малогабаритных черных дыр, однако их идентификация для астрономов представляет собой сложную задачу. Недавно ученые зафиксировали первое проявление черной дыры звездного типа в масштабном скоплении Омега Центавра. Масса этого объекта оказалась меньше прогнозируемой специалистами, но при этом он обладает весьма протяженной орбитальной траекторией.

Еще в середине прошлого столетия астрономы обратили внимание на повышенную концентрацию нейтронных звезд в шаровых скоплениях. Нейтронная звезда формируется как итог взрывной гибели массивного светила. В большинстве случаев при этом происходят выбросы вещества вовне, а ядро звезды коллапсирует под действием собственной гравитации. Если масса остатка меньше трех масс Солнца, то образуется нейтронная звезда; если же она превышает этот порог – формируется черная дыра звездной массы.

Следовательно, наряду с нейтронными звёздами в шаровых скоплениях должно присутствовать немало и чёрных дыр. Но где можно их найти?

Ранее исследователи предполагали, что черные дыры покидают свои звездные системы вскоре после образования из-за взаимодействий с окружающими телами. Однако в XXI веке новые вычисления и наблюдения показали несостоятельность подобной гипотезы. Стало ясно, что черные дыры не склонны к быстрому «разлучению» со звездами-соседями, и некоторые кластеры должны содержать целые группы таких объектов.

Убежденность в этом только усилилась благодаря развитию гравитационно-волновой астрономии. Полученные данные свидетельствуют о том, что слияния черных дыр – довольно распространенное явление, и множество таких систем, скорее всего, образовались как раз в звездных скоплениях.

В настоящее время ученые утверждают, что черные дыры звездной массы выполняют ключевую роль в развитии шаровых скоплений. Следовательно, наличие массивного ядра у такого скопления подразумевает значительное количество сохранившихся черных дыр. Для определения их числа и свойств необходимо обнаружить эти объекты, задача эта весьма сложная.

До настоящего времени динамическими методами (основанными на оценке гравитационного влияния) в шаровых скоплениях Млечного Пути было подтверждено существование лишь двух черных дыр звездной массы. Обе находятся в скоплении NGC 3201 и образуют двойную систему со звездой, имеющей периоды обращения вокруг общего центра масс равные 2,2 дня и 167 дней соответственно. И вот недавно ученые сделали еще одно важное открытие.

В шаровом скоплении Омега Центавра астрономы идентифицировали пару – звезда и черная дыра звездной массы. Омега Центавра представляет собой самое крупное шаровое скопление в нашей Галактике, насчитывающее около 10 миллионов звёзд. По мнению исследователей, оно содержит приблизительно 10 тысяч черных дыр звездной массы, образовавшихся после взрывов сверхновых. Таким образом, удалось обнаружить один из этих объектов. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astronomical Journal Letters.

Необычное колебание светимости звезды позволило обнаружить гравитационно связанный с ней объект. Ранее выдвигалась гипотеза о присутствии нейтронной звезды в этой системе. Для ее проверки, исследователи проанализировали более двух десятилетий данных, полученных космическим телескопом «Хаббл», а затем внесли коррективы в расчет колебаний на основе новых измерений с использованием телескопа «Джеймс Уэбб». В результате удалось установить массу скрытого объекта – она составляет 4,46 массы Солнца. Это указывает на то, что объект является черной дырой.

Обнаруженная чёрная дыра звездного типа получила наименование oMEGACat BH-2 и находится приблизительно в восемнадцати тысячах световых лет от нашей планеты. Ее гравитационно связанный партнер – стареющая звезда, чья масса составляет около 0,78 солнечной массы. Они вращаются вокруг общего центра масс, совершая полный оборот за девяносто четыре земных года. Этот показатель является наивысшим среди известных систем, включающих черную дыру звездной массы.

Длительный период обращения свидетельствует о том, что эти два объекта не образовались одновременно, а сформировались в результате гравитационного взаимодействия между уже существующими звездами. Согласно расчетам ученых, стабильность данной системы ограничена сроком менее чем миллиард лет; черная дыра и звезда со временем отдалится друг от друга под воздействием внешних факторов.

Исследователи планируют продолжить поиск других чёрных дыр звездной массы в Омеге Центавра и аналогичных шаровых скоплениях.

Особое внимание привлекает крайне незначительный вес объекта oMEGACat BH-2. Ученых поразило то, что звезда с низким содержанием металлов смогла сформировать черную дыру столь малого размера. Мы верим, что будущие научные работы прояснят эту загадку.