Prima din 10.000 de găuri negre anticipate în Omega Centauri a fost identificată
Pentru astronomii care încearcă să explice cum se nasc găurile negre și cum ajung ele să producă unde gravitaționale, Omega Centauri oferă acum primul semnal direct dintr-o populație doar estimată până acum. O echipă condusă de Matthew Whitaker de la Universitatea din Utah a identificat în acest roi globular prima gaură neagră de masă stelară dintre aproximativ 10.000 anticipate acolo, după analiza datelor culese de telescoapele spațiale Hubble și James Webb.
Echipa lui Matthew Whitaker capătă astfel o țintă concretă, nu doar o ipoteză statistică. Obiectul detectat, numit oMEGACat BH-2, are o masă de 4,46 ori mai mare decât cea a Soarelui. Pragul contează. Valoarea îl plasează peste limita unei stele neutronice și în intervalul de 2,5-5 mase solare unde, în ultimii unsprezece ani, găurile negre au lipsit vizibil din evenimentele de unde gravitaționale detectate.
Descoperirea are greutate din două motive. Primul ține de loc. Omega Centauri se află la 18.000 de ani-lumină de Pământ și conține aproximativ 10 milioane de stele, fiind cel mai masiv roi globular din Calea Lactee. Al doilea ține de miză. Într-un astfel de mediu dens, felul în care apar și se cuplează găurile negre poate schimba modul în care sunt interpretate sistemele binare care ajung să producă unde gravitaționale.
Găsirea nu s-a făcut printr-o imagine directă a găurii negre. A venit din mișcarea unei stele. Cercetătorii au folosit astrometria, tehnica prin care sunt măsurate schimbările fine de poziție ale stelelor, și au urmărit o stea cu o masă de 78% din cea a Soarelui. Steaua orbitează un obiect masiv, dar întunecat. Perioada orbitală este de 94 de ani. Este cea mai largă separare descoperită vreodată pentru un sistem binar format dintr-o gaură neagră de masă stelară și o stea.
Hubble a urmărit sistemul din 2003 până în 2023. A văzut mai puțin de un sfert din orbită. James Webb a completat apoi măsurătorile și le-a rafinat. Potrivit Space, tocmai combinația dintre cele două telescoape spațiale a făcut posibilă separarea acestei mișcări de fondul extrem de aglomerat din roi.
Matthew Whitaker, liderul echipei de la Universitatea din Utah, Salt Lake City, a explicat de ce detaliul tehnic este, de fapt, cheia descoperirii.
„Precizia acestor măsurători este incredibilă, până la o fracțiune de pixel pe detectoarele Hubble și Webb. Nu ar fi fost posibil să găsim această gaură neagră fără aceste două telescoape spațiale.”
Omega Centauri, un roi neobișnuit și mai greu de explicat
Omega Centauri era deja un caz aparte. În 2024, astronomii au găsit acolo, cu ajutorul Telescopului Spațial Hubble, dovezi convingătoare ale unei găuri negre de masă intermediară în centrul roiului. Masa estimată atunci a fost de aproximativ 8.200 de ori mai mare decât a Soarelui. Diferența față de noul obiect este uriașă: de la 4,46 mase solare la circa 8.200 de mase solare.
Iar această combinație alimentează o ipoteză mai veche. Unii astronomi bănuiesc că Omega Centauri nu este doar un roi globular, ci nucleul unei galaxii pitice canibalizate. Argumentul este simplu. Galaxiile găzduiesc găuri negre centrale. Roiurile stelare tipice, nu.
În același timp, cercetările anterioare sugerau că în Omega Centauri ar trebui să existe aproximativ 10.000 de găuri negre de masă stelară, formate după exploziile de supernove ale stelelor masive. Până acum, ele nu fuseseră găsite, deși căutările s-au concentrat pe sistemele binare. Prima confirmare schimbă terenul. De aici înainte, modelul nu mai stă doar pe estimări teoretice.
Și compoziția stelelor din roi complică ecuația. Stelele din Omega Centauri sunt mai primitive chimic decât Soarele. Au mai puține elemente mai grele decât hidrogenul și heliul. Asta adaugă o problemă nouă pentru modelele care încearcă să explice cum se formează găurile negre din stele cu puține elemente grele.
De ce contează „vidul de masă” și ce caută cercetătorii
Faptul că oMEGACat BH-2 se află în „vidul de masă” este mai mult decât o curiozitate de catalog. În ultimii unsprezece ani, evenimentele de unde gravitaționale detectate au arătat o absență vizibilă a găurilor negre între 2,5 și 5 mase solare. Noua descoperire intră exact în acest interval. Asta înseamnă că modelele despre formare și supraviețuire în roiuri dense trebuie puse din nou la lucru.
Anil Seth de la Universitatea din Utah a legat direct această descoperire de cercetarea asupra undelor gravitaționale.
„Este important să înțelegem populațiile de găuri negre din roiurile globulare, deoarece există incertitudini cu privire la fizica și formarea lor.”
Același cercetător a explicat și de ce miza trece dincolo de Omega Centauri.
„Mai specific, înțelegerea procesului de formare a găurilor negre și apoi formarea dinamică a sistemelor binare este vitală, deoarece afectează capacitatea noastră de a interpreta și înțelege evenimentele de unde gravitaționale. Medii precum Omega Centauri sunt locurile principale unde credem că sistemele binare fuzionează și creează aceste unde.”
Echipa lui Whitaker continuă acum să folosească datele Hubble și JWST pentru a căuta alte găuri negre de masă stelară în Omega Centauri. Metoda rămâne aceeași. Urmărirea fină a stelelor care trădează, prin orbită, prezența unui companion invizibil. Iar NASA pregătește următorul instrument care poate accelera această căutare.
Matthew Whitaker a arătat că Telescopul Spațial Nancy Grace Roman, programat pentru lansare la sfârșitul acestui an, ar putea extinde astfel de descoperiri la scara Căii Lactee.
Detaliile despre oMEGACat BH-2 au fost publicate duminică, 13 iulie, în revista The Astrophysical Journal Letters.
