Зі спостережень з космічного телескопа «Хаббл» і наземного телескопа «Джеміні» отримані серйозні вказівки на те, що в зоряному скупченні Омега Центавра знаходиться чорна діра з масою близько 30 000-50 000 мас Сонця. Це, по-перше, підтверджує, що Омега Центавра - не звичайне кульове скупчення нашої Галактики, а залишок карликової галактики, яка була захоплена нашою. По-друге, маса відкритої чорної діри прекрасно вкладається у відому залежність цієї величини від маси сферичної складової в галактиках, дозволяючи продовжити цю кореляцію в область невеликих (за галактичними мірками) мас. Раніше до настільки малих мас не дотягувалися.
Омега Центавра (? Centauri), або NGC 5139, - гігантське скупчення з масою близько 5 мільйонів сонячних мас. За формою воно схоже на кульове, однак детальний аналіз його властивостей давно змусив учених засумніватися в тому, що ми маємо справу з просто найбільшим кульовим скупченням нашої Галактики. Вважають, що Омега Центавра - це невелика галактика, захоплена нашою галактикою близько 10 мільярдів років тому і «обідрана», тобто ми бачимо лише щільне ядро, а зовнішні зоряні оболонки карликової галактики були зруйновані приливними силами і зірки з них увійшли до складу нашої Галактики.
На таке походження вказують багато властивостей скупчення Омега Центавра, наприклад різноманітний зоряний склад, який вимагає декількох епізодів зореутворення (у кульових скупчень зірки мають приблизно однаковий вік і хімічний склад, хоча зовсім недавно і у звичайних «кульовиків» стали виявляти деяку різноманітність зоряного населення).
Омега Центавра - не єдине скупчення, для якого припускають, що у минулому воно було самостійною галактикою. Крім того, зараз ми бачимо процес поглинання карликової галактики в сузір'ї Стрільця (кульове скупчення М54 може бути ядром цієї галактики). Тим не менше Омега Центавра - найбільше з таких скупчень, і його вивчення представляє особливий інтерес.
Якщо це скупчення колись було самостійною галактикою, то цілком можна запідозрити, що в його центрі знаходиться масивна чорна діра, оскільки сучасні дані говорять нам, що кожна галактика з масивною сферичною складовою має чорну діру. Чим масивніше сферична складова, тим масивніша чорна діра.
Автори статті провели детальне дослідження розподілу зоряної густини в скупченні, а також швидкостей зірок. Справа в тому, що наявність великої центральної маси приводить до невеликого піку в розподілі зірок, а крім того, масивний об'єкт буде змушувати зірки обертатися швидше - тобто зросте дисперсія швидкостей в центральній області скупчення (на жаль, вимірювати швидкості окремих зірок в скупченні важко через їхню високу просторову густину, тому визначають дисперсію).
Дисперсія швидкостей зірок визначається за спектром. Досліджуються спектральні лінії, які зміщуються через ефект Доплера. Вимірюючи дисперсію швидкостей зірок на різній відстані від центру скупчення, можна побудувати профіль розподілу маси в ньому.
Отже, з досліджень видно, що щось темне «сидить» у центральній частині скупчення. Що це може бути? Звичайно, це може бути одна масивна чорна діра. Але, можливо, є якісь альтернативи? Наприклад, це може бути скупчення 10 000 зоряних залишків (нейтронних зірок або чорних дір). Аналіз такої можливості за допомогою чисельних моделей показує, що подібна структура не могла утворитися в скупченні Омега Центавра. Значить, ми маємо справу з однією чорною дірою.
Нагадаємо, що спостерігається два типи чорних дір: зоряних мас і надмасивні. Перші утворюються після колапсу масивних зірок. Відповідно, маси таких чорних дір лежать в межах від одиниць до декількох десятків мас Сонця. Другі перебувають у центрах безлічі галактик. Надмасивні чорні діри набирають свою масу за рахунок акреції газу і темної матерії, а також за рахунок злиттів з іншими центральними чорними дірами, коли відбувається злиття галактик. Якщо галактика досить масивна, то чорна діра може зрости до декількох мільярдів мас Сонця. Проте в рішенні питання про зростання маси надмасивних чорних дір ще багато неясностей. Крім того, астрофізики говорять і про чорні діри проміжних мас. По-перше, про це йде мова при обговоренні так званих ультрапотужних рентгенівських джерел. По-друге, наявність чорних дір проміжних мас запідозрено у двох кульових скупченнях. У разі скупчення Омега Центавра ми, швидше за все, маємо справу з родичкою надмасивних чорних дір. Тобто механізм утворення чорної діри був таким же, як і в її «родичів» у центрах галактик. Такий механізм не повинен працювати для звичайних кульових скупчень, оскільки історія їх формування та життя інша.
Крім галактик на графік дослідники нанесли також точки для двох кульових скупчень і для скупчення Омега Центавра. Видно, що точки для чорних дір у скупченнях і в галактиках лежать приблизно на одній прямій. Тобто «сімейний портрет» чорних дір підтверджує їх «спорідненість».
Безумовно, дані, отримані авторами статті, будуть перевірятися і уточнюватися. Справа в тому, що аналіз швидкостей зірок у настільки густому скупченні - справа непроста. Тим не менше результати виглядають дуже надійними.
Було б цікаво побачити якусь активність чорної діри, наприклад в рентгенівському або інфрачервоному діапазонах. «Наша» чорна діра, будучи дуже спокійним монстром, тим не менше видає себе своєю активністю. Правда, маса чорної діри в скупченні Омега Центавра в сто разів менша за масу чорної діри в центрі нашої Галактики, і, крім того, в цьому скупченні менше газу, який міг би аккреціювати на чорну діру. Так що наглядові прояви свіжовідритої діри будуть, швидше за все, слабші - не дарма ж за всі роки досліджень скупчення Омега Центавра ніяких проявів «монстра» не помітили. Але оскільки з'явився мотив для більш глибокого пошуку, щось подібне можливо, вдасться відкрити і в Омега Центавра. Адже тепер почнеться справжнє полювання на дивовижного звіра.
За матеріалами elementy.ru.
