Timp de 20 de ani, cercetătorii au urmărit mișcarea stelelor dintr-un roi și au găsit câteva care se mișcă rapid și despre care se crede că se deplasează sub gravitația unui obiect imens, invizibil, cu o masă de peste 8200 de mase solare. Astronomii au numeroase dovezi ale existenței găurilor negre cu zeci de mase solare care se formează atunci când stelele mari mor și miezul lor se prăbușește. Au descoperit că în centrul galaxiilor se află de obicei găuri negre supermasive cu mase de milioane sau chiar miliarde de ori mai mari decât cea a Soarelui. În prezent, se crede că acestea s-au format prin fuzionarea galaxiilor. Cu toate acestea, teoreticienii consideră că acest lucru ar necesita existența unor găuri negre de dimensiuni medii în galaxii mai mici, ceea ce ar putea explica modul în care găurile negre supermasive au devenit atât de mari, atât de repede.

În trecut, cercetătorii au folosit raze X, norii de gaz în mișcare și spectrele galaxiilor pentru a găsi indicii privind posibila existență a găurilor negre de masă intermediară, însă rezultatele au fost întotdeauna îndoielnice. În căutarea obiectelor evazive, astronomii au vizat galaxiile mici și roiurile globulare, având de la zeci de mii la multe milioane de stele. "Până acum, toate afirmațiile privind găurile negre centrale din roiurile globulare au fost contradictorii", spune Igor Chilingarian de la Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics.

O echipă condusă de Maximilian Häberle de la Institutul Max Planck pentru Astronomie a decis să investigheze clusterul globular Omega Centauri. Scopul de bază al proiectului a fost de a cartografia mișcarea stelelor pentru a înțelege originea și evoluția clusterului. Dar, după cum spune Häberle, găurile negre de masă intermediară au fost ținute în minte. Omega Centauri este relativ ușor de studiat pentru că este aproape, la mai puțin de 18 000 de ani lumină de Pământ, cu 10 milioane de stele, este cel mai mare roi globular din Calea Lactee.

Astronomii suspectează că Omega Centauri este de fapt nucleul unei galaxii pitice care a fost înghițită de Calea Lactee și deposedată de stelele sale exterioare. Studiile anterioare au sugerat o gaură neagră modestă în interiorul său, dar nu au putut exclude posibilitatea ca în centrul roiului să fie grupate mai multe găuri negre mai mici și stele neutronice la fel de masive.

Echipa de cercetători s-a bazat pe observațiile regulate ale Omega Centauri efectuate de Telescopul Spațial Hubble pentru a-și calibra instrumentele. "Am fost foarte norocoși să avem aceste date în arhivă", spune Häberle. El și colegii săi au scanat un total de 500 de imagini ale roiului luate pe parcursul a 20 de ani pentru a căuta stele care păreau să se miște. Deplasările au fost minuscule: cea mai rapidă stea a trecut de doar doi pixeli în două decenii, deși se deplasa cu peste 113 kilometri pe secundă. Dar echipa a identificat și șapte stele care se deplasau mai repede decât viteza de evadare a roiului.

Desigur, și alte procese pot accelera stelele la astfel de viteze, cum ar fi sistemele stelare triple instabile care ejectează o stea din ele însele. Însă, având în vedere numărul atât de mare de stele care se mișcă rapid în centrul clusterului, o explicație mai probabilă este că acestea se mișcă în jurul unei mase mari, concentrate, spune Häberle (această tehnică de găsire a găurilor negre a fost utilizată și pentru identificarea găurii negre supergrea din centrul Căii Lactee, care a câștigat Premiul Nobel pentru Fizică în 2020).

Chilingarian spune că studiul este deosebit de interesant deoarece Omega Centauri este cel mai mic sistem stelar cunoscut care are o gaură neagră în centrul său. De asemenea, este cea mai apropiată gaură neagră mare de Pământ, mai aproape decât cea din centrul Căii Lactee, ceea ce o face mai ușor de studiat. "Acest lucru ne va ajuta în cele din urmă să înțelegem mecanismul de formare a găurilor negre super-grele din centrul galaxiilor", spune el.

Pentru a confirma descoperirea, cercetătorii trebuie să urmărească stelele cu și mai multă precizie, ceea ce speră să facă cu ajutorul viitoarelor observații cu telescopul spațial James Webb. "Cea mai bună confirmare ar fi să vedem o mișcare accelerată", spune Häberle. Dar acest lucru va necesita multă răbdare: o perioadă orbitală în jurul unei găuri negre de această dimensiune poate dura sute de ani.