हबल और जेम्स वेब की मदद से मिला 'ओमेगा सेंटॉरी' का पहला तारकीय-द्रव्यमान ब्लैक होल

द्रव्यमान अच्छी तरह से निर्धारित है क्योंकि इस द्वैत तंत्र को पेरियास्ट्रोन (पेरीएस्ट्रोन)—इसकी अण्डाकार कक्षा का सबसे नज़दीकी बिंदु—के पास देखा गया था, भले ही कक्षा का केवल एक आंशिक भाग ही कवर किया गया हो ।

इसका पता कैसे लगा: 23 सालों की कठिन एस्ट्रोमेट्री

ओमेगा सेंटॉरी में ब्लैक होल की पिछली खोजें रेडियल-वेलोसिटी माप या एक्स-रे और रेडियो उत्सर्जन पर निर्भर थीं, जिनमें से कोई भी सफल नहीं हुई। सफलता एक अलग तकनीक से मिली: एस्ट्रोमेट्री (Astrometry) , जो समय के साथ आकाश में तारों की सटीक स्थिति और छोटी-छोटी गतिविधियों का मापन है ।

टीम ने oMEGACat प्रोजेक्ट के हबल आर्काइवल डेटा का उपयोग किया, जो 20 साल से अधिक पुराना है, और माप को और बेहतर बनाने के लिए JWST की नई टिप्पणियों को भी शामिल किया। यह 23-वर्षीय आधार रेखा (बेसलाइन) इसलिए महत्वपूर्ण थी क्योंकि कक्षीय अवधि लगभग एक सदी के क्रम की है; लंबे समय के अंतराल ने टीम को सिस्टम को पेरियास्ट्रोन के पास पकड़ने में मदद की, जहां कक्षीय संकेत सबसे मजबूत होता है ।

दृश्य तारे की कक्षीय डगमगाहट (ऑर्बिटल वॉबल) पर नज़र रखकर, उन्होंने एक अदृश्य, विशाल साथी—एक ब्लैक होल—की मौजूदगी का पता लगाया। यह oMEGACat BH-2 को किसी भी गोलाकार तारागुच्छ में एस्ट्रोमेट्री के माध्यम से खोजा गया पहला ब्लैक होल बनाता है ।

यह खोज क्यों मायने रखती है

ओमेगा सेंटॉरी में लगभग एक करोड़ (10 मिलियन) तारे हैं। गतिशील मॉडल (डायनेमिकल मॉडल) भविष्यवाणी करते हैं कि इसमें लगभग 10,000 तारकीय-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल होने चाहिए—ये सबसे विशाल तारों के अवशेष हैं जो पहले ही सुपरनोवा के रूप में विस्फोट कर चुके हैं। फिर भी, दशकों तक, रेडियल वेलोसिटी, रेडियो और एक्स-रे अवलोकनों का उपयोग करने वाली खोजों को कुछ नहीं मिला, जिससे सिद्धांत और अवलोकन के बीच एक हैरान करने वाली विसंगति पैदा हुई ।

oMEGACat BH-2 ने अंततः इस सूखे को तोड़ा है। यह ओमेगा सेंटॉरी में पहला पुष्टि प्राप्त तारकीय-द्रव्यमान वाला ब्लैक होल है, जो इस बात का पहला प्रत्यक्ष प्रमाण प्रदान करता है कि ऐसी आबादी मौजूद है ।

हालांकि, इसका द्रव्यमान—केवल लगभग 4.5 सौर द्रव्यमान—एक आश्चर्य के रूप में आया। ओमेगा सेंटॉरी जैसे कम धातुता (लो-मेटेलिसिटी) वाले क्लस्टर के लिए तारकीय विकास मॉडल 20-40 सौर द्रव्यमान वाले विशिष्ट ब्लैक होल की भविष्यवाणी करते हैं। यह बड़ा अंतर घने तारा समूहों में ब्लैक होल के निर्माण और उनके बने रहने के बारे में नए सवाल खड़े करता है ।

मध्यवर्ती-द्रव्यमान ब्लैक होल (आईएमबीएच) बहस के लिए इसका क्या मतलब है

वर्षों से, खगोलविदों के बीच इस बात पर बहस चल रही थी कि ओमेगा सेंटॉरी के केंद्र में वास्तव में क्या छिपा है। क्या यह एक एकल मध्यवर्ती-द्रव्यमान वाला ब्लैक होल (आईएमबीएच) है—लंबे समय से खोजा जा रहा 'मिसिंग लिंक'—या इसके केंद्रीय द्रव्यमान को तारकीय-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल के एक घने समूह द्वारा समझाया जा सकता है?

2024 में, हबल ने सात तेज़ गति वाले तारों की गति के आधार पर, क्लस्टर के केंद्र में कम से कम 8,200 सौर द्रव्यमान (और संभवतः 40,000 सौर द्रव्यमान तक) के आकार के एक मध्यवर्ती-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल के मजबूत सबूत दिए थे ।

oMEGACat BH-2 जैसे तारकीय-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल की खोज आईएमबीएच की व्याख्या का खंडन नहीं करती है। मॉडल भविष्यवाणी करते हैं कि दोनों मौजूद हो सकते हैं: एक केंद्रीय आईएमबीएच और पूरे क्लस्टर में हजारों तारकीय-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल फैले हुए हैं । वास्तव में, यह खोज तनाव को हल करने में मदद करती है: यह दर्शाती है कि तारकीय-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल की एक बड़ी आबादी मौजूद है, लेकिन केंद्रीय तेज़ गति वाले तारों को अभी भी एक एकल विशाल वस्तु (आईएमबीएच) की आवश्यकता है, न कि केवल हल्के ब्लैक होल के एक समूह द्वारा समझाया जा सकता है ।

संक्षेप में, oMEGACat BH-2 ओमेगा सेंटॉरी में तारकीय-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल की लंबे समय से प्रतीक्षित 'लापता' आबादी का पहला प्रत्यक्ष प्रमाण है, और यह क्लस्टर के केंद्र में स्वतंत्र रूप से खोजे गए मध्यवर्ती-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल के साथ सह-अस्तित्व में है ।