Astronomowie wreszcie znaleźli pierwszą z „brakujących” czarnych dziur w gromadzie kulistej Omega Centauri. Odkrycie oparto na archiwalnych danych z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a oraz dodatkowych obserwacjach z Teleskopu Jamesa Webba, a jego znaczenie jest proste: pomaga zrozumieć, jak w takich ciasnych gromadach powstają i ukrywają się czarne dziury.
Omega Centauri od dekad była zagadką, bo jako ogromna gromada powinna zawierać wiele czarnych dziur powstałych po wybuchach masywnych gwiazd, a mimo to dowodów było niewiele. Jak opisano w artykule NASA, teraz udało się wykryć pierwszy obiekt z tej poszukiwanej populacji, a wyniki opublikowano w The Astrophysical Journal Letters.
Dlaczego ta gromada powinna mieć tyle czarnych dziur?
Omega Centauri to około 10 milionów gwiazd związanych grawitacyjnie. Modele sugerują, że oprócz wcześniejszych wskazówek na obecność czarnej dziury o masie pośredniej w centrum, gromada może skrywać około 10 tysięcy mniejszych czarnych dziur o masach gwiazdowych. Problem w tym, że wcześniejsze poszukiwania często opierały się na metodach, które wymagają „świecenia” układu w falach radiowych lub promieniowaniu X, albo na zmianach prędkości radialnej gwiazdy. Jeśli czarna dziura niczego intensywnie nie pożera, łatwo ją przegapić.
Ruch gwiazdy zdradził niewidzialnego towarzysza.
Tym razem kluczowa była astrometria, czyli bardzo precyzyjny pomiar położeń i drobnych ruchów gwiazd w czasie. Zespół przeanalizował ponad 20 lat archiwalnych obserwacji Hubble’a i wykorzystał dane Webba, by jeszcze poprawić dokładność. W ten sposób znaleziono gwiazdę krążącą wokół niewidzialnego, masywnego obiektu, którego masa wskazuje na czarną dziurę.
Nowy obiekt nazwano oMEGACat BH-2. To pierwsza czarna dziura o masie gwiazdowej wykryta w Omega Centauri, a przy tym nietypowa: ma niższą masę, niż oczekiwano dla takiego środowiska, oraz tworzy z widoczną gwiazdą układ o rekordowo długim okresie orbitalnym.
Najprościej mówiąc, nie zobaczono czarnej dziury wprost, tylko „odczytano” ją z tańca jej partnerki. Na podstawie danych wykluczono wcześniejszą interpretację, w której ciemnym towarzyszem mogła być gwiazda neutronowa.
Co mówi o nas grawitacja w ciasnej gromadzie?
Z pomiarów wynika, że gwiazda okrąża czarną dziurę raz na 94 lata, co czyni ten duet układem o najdłuższym znanym okresie wśród podwójnych systemów z czarną dziurą. Tak długi okres jest też wskazówką, że para mogła powstać dynamicznie: obiekty nie musiały narodzić się razem, lecz „spotkały się” później w gęstym tłumie gwiazd.
Badacze podkreślają, że lepsze poznanie populacji czarnych dziur w gromadach kulistych jest ważne także dlatego, że wpływa na to, jak rozumiemy zdarzenia fal grawitacyjnych. Odkrycie w Omega Centauri ma być dopiero początkiem szerszych poszukiwań podobnych układów.
Ilustracja została przygotowana z użyciem AI na bazie oryginalnego zdjęcia w celu zachowania spójności wizualnej.
Pełna treść źródłowa: NASA
