Астрономы обнаружили огромную популяцию черных дыр в шаровом звездном скоплении Паломар 5. Паломар известен своими впечатляющими звездными хвостами.
Шаровое скопление Паломар из Млечного Пути 5 уникально. Наибольшую известность среди других шаровых скоплений Паломару принесли его впечатляющие звездные хвосты.
Скопления звезд, которые называют шаровыми, отличаются от рассеянных звездных скоплений сферической формой.
Шаровые скопления состоят из большого числа звёзд. Звезды тесно упакованы внутри шара силами притяжения. Чем ближе к центру скопления, тем плотнее концентрация звезд внутри него.
Само шаровое скопление, как Луна вокруг Земли, вращается вокруг центра галактики.
Международная группа астрофизиков выяснила, что удивительными свойствами шаровое скопление Паломар, вероятно, наделяет сотня черных дыр внутри этого шарового скопления. Свои выводы ученые опубликовали в научном журнале Nature Astronomy.
"Количество черных дыр примерно в три раза больше, чем ожидалось от количества звезд в скоплении, и это означает, что более 20% общей массы скопления состоит из черных дыр. 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", – говорит профессор Марк Гилес (Mark Gieles) из Института космических наук Барселонского университета (Institute of Cosmos Sciences of the University of Barcelona) (ICCUB) и ведущий автор статьи.
Физики смоделировали образование Паломара массовой долей черных дыр в несколько процентов – как в "нормальных" шаровых скоплениях. В процессе "взросления" Паломара звезды в нем терялись с большей скоростью, чем черные дыры, так что доля черных дыр постепенно увеличивалась. Это раздувало скопление, усиливая приливные потоки и формирование звездного хвоста.
Приливными называют потоки звезд, выброшенных из разрушающихся звездных скоплений или карликовых галактик. За последние несколько лет в гало Млечного Пути было обнаружено около тридцати тонких приливных потоков.
Гало галактики – это ее невидимая сферическая оболочка за пределами видимой части галактики. Гало состоит из разрежённого горячего газа, звёзд и тёмной материи.
"Мы не знаем, как приливные потоки формируются, но одна из идей заключается в том, что они являются разрушенными звездными скоплениями. Однако ни один из недавно открытых потоков не имеет связанного с ними звездного скопления. Чтобы понять, как образовались эти потоки, нам нужно изучить один из них вместе со связанной с ним звездной системой. Паломар 5 – словно Росеттский камень для понимания процесса формирования приливных потоков, поэтому мы подробно изучили его", – объясняет Гилес.
Согласно модели Гилеса с соавторами, через миллиард лет Паломар распадется и станет скоплением черных дыр. Физики сделали вывод: протяженные звездные скопления с преобладанием черных дыр являются вероятными прародителями недавно обнаруженных тонких звездных потоков в галактическом гало.
"Эта работа помогла нам понять, что, хотя шаровое скопление Паломар-5 имеет самые яркие и длинные хвосты среди всех скоплений Млечного Пути, оно не уникально. Напротив, мы полагаем, что многие точно такие же раздутые скопления, в которых доминируют черные дыры, уже распались в приливах Млечного Пути, образовав недавно обнаруженные тонкие звездные потоки", – добавляет соавтор исследования Денис Эркал (Denis Erkal) из University of Surrey.
Изучение свойств Паломара оказалось важным для понимания образования шаровых скоплений, начальных масс звезд и эволюции массивных звезд.
"Считается, что большая часть слияний двойных черных дыр образуется в звездных скоплениях. Сколько черных дыр находится в кластерах, неизвестно. Наблюдая звезды, которые выбрасывает шаровое скопление, наш метод дает возможность узнать, сколько в этом скоплении находится черных дыр", – поясняет Фабио Антонини (Fabio Antonini)) из Кардиффского университета (Cardiff University), соавтор исследования Паломара.
Паломар 5 – шаровое скопление, открытое в 1950 году Вальтером Бааде. Он находится в созвездии Змеи на расстоянии около 80 000 световых лет от Земли и является одним из примерно 150 шаровых скоплений, вращающихся вокруг Млечного Пути. Он старше 10 миллиардов лет, как и большинство других шаровых скоплений. Это означает, что он сформировался на самых ранних стадиях формирования галактик. Палома примерно в десять раз менее массивен и в пять раз более протяжен, чем типичное шаровое скопление.