Astronomi su pronašli dokaze o crnoj rupi srednje mase u središtu zvezdanog jata Omega Kentauri, udaljenom oko 17.000 svetlosnih godina, čija masa iznosi najmanje 8.200 Sunaca.
Jedan od najtraženijih objekata u Univerzumu upravo je otkriven u našoj galaksiji Mlečni put. U središtu čvrsto zbijenog, sfernog jata zvezda po imenu Omega Kentauri, astronomi su pronašli dokaze o crnoj rupi srednje mase, koja naginje kosmičku vagu na masu koja je ekvivalentna najmanje 8.200 Sunaca.
To je jedan od najboljih tragova koje do sada imamo o ovim neuhvatljivim zverima – crnim rupama koje spadaju u opseg mase između crnih rupa zvezdane mase i supermasivnih čudovišta koja vrebaju u srcima galaksija. I to je poslednje u nizu detekcija u globularnim jatima zvezda – što potvrđuje da su ovi čudni skupovi jedno od najboljih mesta za traženje.
„Ovde izveštavamo o zapažanjima sedam zvezda koje se brzo kreću u centralnom delu Omega Kentauri“, piše tim astronoma na čelu sa Maksimilijanom Heberleom sa Instituta Maks Plank za astronomiju u Nemačkoj. „Brzine zvezda koje se brzo kreću znatno su veće od očekivane centralne brzine bekstva zvezdanog jata, tako da se njihovo prisustvo može objasniti samo vezivanjem za masivnu crnu rupu.“
Crne rupe srednje mase (IMBH) su retke, barem koliko smo do sada mogli da procenimo. One spadaju u slabo definisan opseg mase koji obično leži između oko 100 i 100.000 do milion solarnih masa. Sa obe strane imamo crne rupe zvezdane mase na malom kraju, one koje su nastale usled kolapsa jezgra masivne zvezde i spajanja ovih crnih rupa; a na većoj strani su supermasivne, milione do milijarde puta veće od mase Sunca.
Ovo predstavlja problem, jer bez IMBH-a, nema ‘vezivnog tkiva’ koje premošćuje dva raspona mase. Astronomi misle da supermasivne crne rupe mogu postepeno rasti iz sporog nagomilavanja i hijerarhijskih spajanja crnih rupa zvezdane mase, ali bi nam bilo potrebno mnogo više dokaza da IMBH-ovi objašnjavaju broj supermasivnih crnih rupa tamo.
Čini se da su globularni klasteri dobro mesto za gledanje. To su grupe zvezda koje mogu da se broje u milionima, a sve visi zajedno u približno sferičnoj strukturi, zbijene poput svetlucavih sardina. Mlečni put ima oko 150 poznatih globularnih jata, a njihovo poreklo je pomalo misterija.
Ali prethodne studije o globularnim jatima otkrile su visoke koncentracije mase u njihovim centrima u skladu sa rasponima mase crnih rupa srednje mase. I zaista, dokaz da se u njemu možda krije takav predmet. Smatra se da je Omega Kentauri ogoljeno jezgro onoga što je nekada bila patuljasta galaksija pod nazivom Gaja kobasica. Prečnik je otprilike 150 svetlosnih godina i sadrži oko 10 miliona zvezda. Patuljaste galaksije su poput manjih verzija galaksija pune veličine, i moguće je da se, umesto supermasivne crne rupe u njihovom centru, okreću oko IMBH.
Sada, crnu rupu je prilično teško uočiti ako samo visi u svemiru i ne radi ništa, tako da se pretrage za IMBH u globularnim jatama i patuljastim galaksijama često okreću zvezdanoj kinematici – proučavanju načina na koji se zvezde kreću oko mase usled gravitacije interakcije. Najpoznatiji primer su zvezde koje kruže oko džinovske crne rupe u centru galaksije Mlečni put, Strelac A* (Sgr A*).
Ranije su studije koje su ispitivale kretanje zvezda u Omega Kentauri pronašle dokaze da tamo vreba IMBH. To je bilo pre više od jedne decenije, a Heberle i njegove kolege su želeli da zaista uđu tamo i vide da li mogu dalje da suze.
Koristeći 20 godina podataka prikupljenih korišćenjem Hubble svemirskog teleskopa – više od 500 slika – napravili su ažuriran i mnogo detaljniji katalog pravilnog kretanja centralnog regiona Omega Kentauri, tražeći zvezde koje se kreću kao da su pod uticajem džinovska nevidljiva masa.
U samom centralnom regionu, pronašli su neke zvezde koje se brzo kreću veoma slične onima koje kruže oko Sgr A*. I, pažljivim proučavanjem njihove brzine i kretanja, mogli su da odrede donju granicu mase objekta sa kojim izgledaju u interakciji. Sa 8.200 solarnih masa, to je IMBH, bez obzira na koji način ga isečete.
U stvari, kažu istraživači, IMBH je jedino prihvatljivo objašnjenje za ono što su pronašli.
„Ova crna rupa pruža važnu tačku podataka u proučavanju demografije crnih rupa u galaksijama male mase, zajedno sa drugim crnim rupama koje su otkrivene u masivnijim globularnim jatama i ogoljenim [galaktičkim] jezgrima“, pišu u svom radu. „Štaviše, ova crna rupa pruža najbližu masivnu crnu rupu i tek drugu posle Sgr A* za koju možemo da proučavamo kretanje više pojedinačnih vezanih zvezdanih pratilaca.“
Ovo otkriće, kažu oni, sugeriše ponovno razmatranje drugih globularnih klastera i primenu slične metodologije kako bi se suzile koje se tajne u njima mogu naći.
Istraživanje je objavljeno u časopisu Priroda.
