Астрономи зачаровані кульовими скупченнями з тих пір, як вони вперше спостерігалися у 17 столітті. Ці сферичні колекції зірок належать до найдавніших відомих зоряних систем у Всесвіті, починаючи з раннього Всесвіту, коли галактики тільки починали рости і розвиватися. Такі скупчення орбітують в центрах більшості галактик, а понад 150, як відомо, належать лише до Чумацького Шляху.
Один з цих кластерів відомий як NGC 3201, кластер, розташований приблизно за 16300 світлових років у південному сузір'ї Вели. Використовуючи дуже великий телескоп ESO в обсерваторії Паранал в Чилі, команда астрономів нещодавно вивчила цей кластер і помітила щось дуже цікаве. Згідно з дослідженням, яке вони опублікували, схоже, що в цьому кластері є вбудована чорна діра.
Дослідження з'явилося в Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства під заголовком «Відірваний кандидат у чорну діру зоряної маси у кульовому скупченні NGC 3201». Дослідженням керував Бенджамін Гіссер з Геттінгенського університету імені Георга-Августа. Він включав членів університету Ліверпуля Джона Мура, Лондонського університету королеви Мері, Лондонської обсерваторії, Інституту астрофізики та космічних наук Е.Т. Цюріха та Інституту Лейбніца для астрофізики Потсдам (AIP).
Заради свого дослідження команда покладалася на пристрій мульти-одиничного спектроскопічного провідника (MUSE) на VLT для спостереження NGC 3201. Цей прилад унікальний тим, що дозволяє астрономам одночасно вимірювати рухи тисяч далеких зірок одночасно . У ході своїх спостережень команда виявила, що одна зірка кластера облетілася зі швидкістю в кілька сотень кілометрів на годину і з періодом 167 днів.
Як пояснив Гізер у прес-релізі ESO:
“Це було на орбіті чогось абсолютно невидимого, яке мало більше чотирьох разів більше Сонця - це могла бути лише чорна діра! Перший знайдений у кульовому скупченні, безпосередньо спостерігаючи його гравітаційне тягу.”
Це відкриття було досить несподіваним і являє собою перший раз, коли астрономам вдалося виявити неактивну чорну діру в основі кульового скупчення - це означає, що вона наразі не накопичує речовину або оточена світиться диском газу. Вони також змогли оцінити масу чорної діри, вимірюючи рухи зірки навколо неї і тим самим екстраполюючи її величезний гравітаційний потяг.
Зі своїх спостережуваних властивостей команда визначила, що зірка, що швидко рухається, приблизно в 0,8 рази більша від маси нашого Сонця, а маса його аналога з чорної діри приблизно в 4,36 рази більша від маси Сонця. Це ставиться до категорії «чорна діра зоряної маси», це зірки, що перевищують максимальний припуск маси нейтронної зірки, але менші, ніж надмасивні чорні діри (SMBH) - які існують у центрах більшості галактик.
Ця знахідка є дуже важливою, і не лише тому, що астрономи вперше спостерігали чорну діру зоряної маси у кульовому скупченні. Крім того, це підтверджує те, про що вчені підозрюють вже кілька років, завдяки останнім радіо- та рентгенологічним дослідженням кульових скупчень та виявленню сигналів гравітаційної хвилі. В основному це вказує на те, що чорні діри частіше зустрічаються в кульових скупченнях, ніж вважалося раніше.
"До недавнього часу передбачалося, що майже всі чорні діри зникнуть з кульових скупчень через короткий час і що такі системи навіть не повинні існувати!" - сказав Гізер. "Але явно це не так - наше відкриття - це перше безпосереднє виявлення гравітаційних ефектів чорної діри зоряної маси у кульовому скупченні. Цей висновок допомагає зрозуміти утворення кульових скупчень і еволюцію чорних дір та бінарних систем - життєво важливих в контексті розуміння джерел гравітаційних хвиль ».
Ця знахідка була також важливою, враховуючи, що зв’язок між чорними дірами та кульовими скупченнями залишається загадковою, але надзвичайно важливою. Завдяки високій масі, компактному об'єму та великій віці, астрономи вважають, що кластери створили велику кількість чорних дір зоряної маси протягом історії Всесвіту. Отже, це відкриття могло б нам багато чого розповісти про утворення кульових скупчень, чорних дір та витоки подій гравітаційних хвиль.
І обов'язково насолоджуйтесь цим підкастом ESO, що пояснює нещодавнє відкриття:
