Пушистое скопление звезд, разливающееся по небу, может хоронить в своем сердце тайну: рой из более 100 черных дыр звездной массы. Звездное скопление, о котором идет речь, называется Паломар 5. Это звездный поток, простирающийся на 30 000 световых лет и находящийся на расстоянии примерно 80 000 световых лет. Такие шаровые скопления часто считают «окаменелыми» ранней Вселенной. Они очень плотные и сферические, обычно содержат от 100 000 до 1 миллиона очень старых звезд; некоторые, как NGC 6397, почти такие же старые, как сама Вселенная.
В любом шаровом скоплении все его звезды образовались одновременно из одного облака газа. В Млечном Пути известно более 150 шаровых скоплений; эти объекты являются прекрасными инструментами для изучения, например истории Вселенной или содержания темной материи в галактиках, вокруг которых они вращаются. Но есть другой тип групп звезд, который привлекает больше внимания – приливные потоки, длинные реки звезд, простирающиеся по небу. Ранее их было трудно идентифицировать, но благодаря данным космической обсерватории Gaia, с высокой точностью составившей карту Млечного Пути в трех измерениях, было обнаружено большее количество этих потоков.
«Мы не знаем, как образуются эти потоки, но одна идея состоит в том, что они являются разорванными звездными скоплениями», — объяснил астрофизик Марк Гилес из Университета Барселоны в Испании в 2021 году, когда исследователи впервые объявили об открытии. «Однако ни один из недавно открытых потоков не имеет связанного с ним звездного скопления, поэтому мы не можем быть уверены. Итак, чтобы понять, как образовались эти потоки, нам нужно изучить один из связанных с ним звездных систем. Паломар 5 — единственный случай, который делает его Розеттским камнем для понимания формирования потока, и поэтому мы подробно его изучили».

Palomar 5 выглядит уникальным в том, что он имеет как очень широкое неплотное распределение звезд, так и длинный приливной поток, охватывающий более 20 градусов неба, поэтому Гиллес и его команда сосредоточились на нем. Команда использовала детальное моделирование N-тел, чтобы воспроизвести орбиты и эволюцию каждой звезды в скоплении, чтобы увидеть, как они могли оказаться там, где они сегодня. Поскольку последние данные свидетельствуют о том, что популяции черных дыр могут существовать в центральных областях шаровых скоплений, и поскольку, как известно, гравитационное взаимодействие с черными дырами заставляет звезды разбегаться, ученые включили черные дыры в некоторые из своих моделирований.
Их результаты показали, что популяция чёрных дыр звездной массы внутри Паломара 5 могла привести к конфигурации, которую мы видим сегодня. из скопления эффективнее и легче, чем черные дыры, изменили бы пропорцию черных дыр, значительно увеличив ее.
«Количество черных дыр примерно в три раза превышает ожидаемое количество звезд в скоплении, и это означает, что более 20 процентов общей массы скопления состоит из черных дыр», — сказал Гилес. «Каждая из них имеет массу примерно в 20 раз больше массы Солнца, и они образовались при взрывах сверхновых в конце жизни массивных звезд, когда скопление было еще очень молодым».
Приблизительно через миллиард лет, как показало моделирование команды, кластер полностью растворится. Незадолго до того, как это произойдет, то, что останется от скопления, будет полностью состоять из черных дыр, которые будут вращаться вокруг галактического центра. Это свидетельствует о том, что Паломар 5 не уникален, ведь он полностью растворится в звездном потоке, как и другие, которые мы обнаружили.
Это также предполагает, что другие шаровые скопления, вероятно, разделят ту же судьбу, в конечном итоге. , между легковесами звездной массы и сверхмассивными.
«Считается, что большая доля слияния двойных черных дыр образуется в звездных скоплениях», — сказал астрофизик Фабио Антонини из Кардиффского университета в Великобритании. черные дыры. Наш метод дает нам способ. узнать, сколько черных дыр есть в звездном скоплении, глядя на звезды, которые они выбрасывают». Астрономия природы.