O primeiro dos 10.000 buracos negros no aglomerado globular Omega Centauri foi descoberto graças ao trabalho em equipe dos Telescópios Espaciais Hubble e James Webb.
Dois laboratórios descobertos buraco negro Depois de assistir um Estrela Circulando em torno de algo enorme, mas escuro, então não dava para ver. Os dados do Hubble foram executados de 2003 a 2023 O Telescópio Espacial James Webb tiradas posteriormente para ajudar a refinar as medições.
Os astrónomos que utilizaram telescópios espaciais concentraram-se numa estrela específica do sistema binário que parecia ser o lar de outro objeto escuro conhecido como oMEGACat BH-2. Estudos anteriores sugeriram que a matéria escura A Estrela de nêutrons. Porém, os novos resultados são conclusivos: o objeto tem 4,46 vezes a sua massa o sol. É demasiado massivo para ser uma estrela de neutrões, por isso deve ser um buraco negro.
Omega Centauri é o nosso maior Via Lácteaé Aglomerados esféricos. É tão massivo que os astrônomos suspeitam que possa ser na verdade o núcleo de uma anã Galáxia A Via Láctea perdeu a maior parte de suas estrelas devido ao canibalismo gravitacional, que rasgou tiras de Omega Centauri ao longo das eras. No entanto, Omega Centauri ainda contém 10 milhões de estrelas, perfazendo um total de 18.000 estrelas. anos-luz de Terra.
Em 2024, os astrônomos usam Telescópio Espacial Hubble Uma prova sólida foi encontrada Buraco negro de massa intermediária – um com cerca de 8.200 vezes a massa Esse é o nosso sol – espreita no centro de Omega Centauri, reforçando a sua afirmação de ser o remanescente de uma galáxia anã, uma vez que as galáxias têm buracos negros nos seus núcleos, mas os aglomerados de estrelas normalmente não os têm.
No entanto, cerca de 10.000 outros buracos negros de massa estelar devem nascer ao lado deste buraco negro de massa intermédia. Supernova Explosões Estrelas enormes. As pesquisas concentraram-se em sistemas binários, onde uma estrela orbita um objeto menor, mas até agora os astrônomos não conseguiram.
Agora, uma equipe liderada por Matthew Whittaker, da Universidade de Utah, em Salt Lake City, veio salvar o dia usando 20 anos de observações do Hubble e observações de apoio adicionais do JWST para revelar pela primeira vez um buraco negro de massa estelar em Omega Centauri.
A equipe de Whittaker usou uma técnica chamada astrometria, que é a medição das mudanças de posição das estrelas à medida que se movem no espaço. Embora o buraco negro seja escuro, ele é orbitado por uma estrela comum com uma massa de 78% da massa do nosso Sol. Graças à visão sem precedentes do Hubble e do JWST, Whittaker e seus colegas conseguiram rastrear o movimento desta estrela em torno do buraco negro.
A estrela está em uma órbita de 94 anos ao redor do buraco negro, o segmento mais largo de um binário buraco negro-estrela de massa estelar já descoberto. Durante esse período de 20 anos, o Hubble observou menos de um quarto da órbita total da estrela, mas isso coincidiu com a maior aproximação da estrela ao seu buraco negro, período durante o qual a estrela se movia rapidamente.
Com base neste movimento, a equipa de Whittaker conseguiu medir a força do campo gravitacional do buraco negro que atua sobre a estrela e, a partir disso, calcular a massa do buraco negro.
“A precisão destas medições é incrível, até uma fração de pixel nos detectores do Hubble e do Webb”, disse Whittaker. Relatório. “Sem estes dois telescópios espaciais, este buraco negro não teria sido descoberto.”
Dada a largura da órbita da estrela em torno do buraco negro, a força gravitacional do buraco negro teria capturado a estrela à medida que se aproximava dela. Este é um estado insustentável; Dentro de mais um bilhão de anos, encontros com outras estrelas nos arredores lotados da multidão roubarão do buraco negro sua companheira.
A massa do oMEGACat BH-2 parece incomum, porém é menor do que o esperado. A massa do oMEGACat BH-2 está no vácuo, o que só se tornou aparente nos últimos onze anos. Onda gravitacional detecção. Estas ondas gravitacionais são produzidas pela fusão de buracos negros de massa estelar, mas buracos negros com massas 2,5 vezes a do nosso Sol (o limite teórico para estrelas de neutrões) e cinco massas solares são notáveis pela sua ausência em eventos de ondas gravitacionais. E ainda assim aqui está o oMEGACat BH-2, sentado nessa lacuna de massa.
“Compreender a população de buracos negros em aglomerados globulares é importante porque existem incertezas sobre a sua física e formação”, disse Anil Seth, da Universidade de Utah.
“Mais especificamente, compreender o processo pelo qual os buracos negros se formam é fundamental porque afecta a nossa capacidade de interpretar e compreender os fenómenos das ondas gravitacionais. Ambientes como Omega Centauri são os principais locais onde pensamos que os binários se fundirão para criar estas ondas.”
Especificamente, as estrelas de Omega Centauri são mais velhas que o nosso Sol e, quimicamente falando, contêm menos elementos mais pesados que o hidrogénio e o hélio. Que tipo de estrelas massivas produzem buracos negros quando explodem supernovas ainda é uma área ativa de pesquisa, mas oMEGACat BH-2 adiciona outra complicação à mistura porque sua estrela progenitora tem alguns elementos mais pesados.
“Temos que descobrir como isso vai acontecer”, disse Seth.
Então é uma queda e vai subir para 9.999 ou mais. A equipe de Whittaker continua a usar dados do Hubble e do JWSD para encontrar buracos negros de alta massa estelar em Omega Centauri, mas ele também destaca o potencial da NASA. Telescópio Espacial Romano Nancy Grace Pelo menos quando o telescópio for lançado ainda este ano para encontrar sistemas binários de buracos negros em nossa galáxia, a Via Láctea.
“Roman… irá criar imagens do aglomerado bojo galáctico, incluindo o centro galáctico, com resolução semelhante à do Hubble e um campo de visão muito mais amplo”, disse Whittaker. “Estamos confiantes de que seremos capazes de encontrar esses sistemas binários de buracos negros devido às observações regulares de Roman.”
Detalhes sobre o oMEGACat BH-2 estão detalhados em artigo publicado em 13 de julho Cartas de diários astrofísicos.
