NGC 5139, conosciuto anche come Omega Centauri, è l'ammasso globulare più brillante, visibile anche ad occhio nudo dalle latitudini meridionali. Presente all'interno della costellazione Centaurus, si tratta di un ammasso molto ricco, contenente più di 100 mila stelle.
Scoperto nel 1677 da Edmond Halley, che lo classificò come nebulosa. Fu Herschel nel 1830 a classificarlo invece come ammasso globulare.
Con un telescopio, anche piccolo, è possibile visualizzare un nucleo centrale molto denso che, man mano che ci si sposta a raggiera, si dirada. Il nucleo non si riesce a risolvere in stelle poiché troppo fitto. Per l'osservazione è preferibile un binocolo: con un diametro apparente più o meno simile a quello della Luna Piena, un telescopio limita troppo il campo osservativo.
Si tratta del più massiccio tra gli ammassi globulari, distante circa 16000 anni luce da noi, con un diametro di circa 225 anni luce ed una massa compresa tra i 2,5 ed i 5 milioni di masse solari.
Da sempre molto dibattuto, le stelle dell'ammasso hanno una velocità di rotazione globale molto alta: a 36 anni luce dal centro si parla ancora di 8 Km/s, il che conferisce una forma tipicamente schiacciata. La distanza tra le stelle che compongono la parte centrale è stimata in 0,1 anni luce, veramente pochissimo. Omega Centauri si muove nell'alone galattico, intorno al nucleo della Galassia stessa come tutti gli altri ammassi globulari. Le stelle componenti sono di Popolazione II, ma presentano una distribuzione anomala nel contenuto dei metalli, il che è strano se confrontato con gli altri ammassi globulari dal momento che stelle nate insieme dovrebbero avere la stessa composizione. Si ritiene che al suo interno esistano stelle appartenenti a ben 15 differenti popolazioni.
Nel 1988 si ipotizzò che l'ammasso è in realtà il risultato della fusione di due diversi ammassi globulari. In seguitò si guardò ad Omega Centauri come ad un resto del nucleo di una piccola galassia nana, con massa di 10 milioni di masse solari, catturata dalla Via Lattea. Recenti studi mostrano un addensamento di stelle, soprattutto giganti rosse, verso la zona centrale dell'ammasso, in linea con l'idea che vuole al suo interno la presenza di un buco nero. La dispersione di velocità radiale passa da 18,6 Km/s a 23 Km/s spostandosi verso il centro dell'ammasso, il che lascia pensare ad un buco nero con la massa di 40.000 masse solari al centro dell'ammasso Omega Centauri, che corrisponde all'1,6% della massa di tutto l'ammasso.
La massa stimata si colloca a metà tra quella dei buchi neri stellari (una decina di masse solari) e quella dei buchi neri galattici (un milione di masse solari). Fino ad oggi, soltanto l'ammasso globulare G1 presente nella galassia M31 (Andromeda) ha simili caratteristiche. La scoperta spezza una lancia a favore dell'origine galattica di Omega Centauri: se questo fosse stata una galassia nana di 13 milioni di masse solari, un buco nero simile sarebbe in linea con quelli galattici. Una alternativa potrebbe essere l'addensamento di corpi celesti collassati (nane bianche, stelle di neutroni e buchi neri stellari) al centro dell'ammasso, anche se è strano che tutti questi corpi si siano addensati tutti quanti nella stessa zona centrale.
L'analisi spettroscopica condotta su un campione di 400 tra le stelle più azzurre delle Red Giant Branch (RGB) ha portato alla detection di undici stelle decisamente povere di metalli, con indici compresi tra -2.30 e -2.52. Si tratta di valori di gran lunga più piccoli rispetto alla metallicità media dell'ammasso, misurata in -1.7. Questi astri appaiono concentrati nel mezzo e potrebbero essere confinati a un sottile piano di declinazione, ma non sembrano evidenziare proprietà cinematiche differenti da altre popolazioni più ricche presenti nell'ammasso. Un possibile scenario vede questa popolazione come il risultato della prima formazione stellare in una nube primordiale ma si parla anche di cattura di stelle da una galassia nana o di una precoce fusione con una struttura più piccola e più povera di metalli (The Most Metal-poor Stars in Omega Centauri (NGC 5139)).