Astronomové objevili překvapivě vysokou koncentraci černých děr – více než 100 hvězdných černých děr – ve zbytcích prastaré hvězdokupy zvané Palomar 5. Tento objev poskytuje vzácný pohled do chaotické dynamiky hvězdných populací a poskytuje důkaz, že se takové kupy nakonec rozpadnou na proudy černých děr obíhajících kolem Mléčné dráhy.
Fosilie hvězdokupy
Palomar 5, kulová hvězdokupa nacházející se přibližně 80 000 světelných let od Země, se rozprostírá přes 30 000 světelných let jako přílivový proud. Kulové hvězdokupy, jako je Palomar 5, patří mezi nejstarší struktury v galaxii, vytvořené ze stejných prvotních oblaků plynu jako úplně první hvězdy. Tyto husté kupy, které obvykle obsahují stovky tisíc nebo miliony hvězd, slouží jako časové kapsle raného vesmíru, poskytující informace o historii galaxií a distribuci temné hmoty.
Sledování hvězdných proudů pomocí Gaia
Po mnoho let bylo obtížné identifikovat vznik přílivových proudů – dlouhých, rozlehlých řek hvězd. Observatoř Gaia Evropské kosmické agentury však zmapovala Mléčnou dráhu s nebývalou přesností a odhalila více takových struktur. Palomar 5 je jedinečný v tom, že představuje jak širokou, volnou hvězdnou distribuci a dlouhý přílivový proud pokrývající více než 20 stupňů oblohy. To z něj dělá klíčový případ pro pochopení toho, jak se tvoří hvězdné proudy.
Role černých děr při rozpadu klastrů
Pomocí podrobných počítačových simulací vědci zjistili, že pozorovanou konfiguraci Palomar 5 lze vysvětlit pouze přítomností neúměrně velkého počtu černých děr. Gravitační interakce mezi hvězdami a černými dírami by vrhly hvězdy do přílivového proudu, ale pouze s množstvím černých děr výrazně větším, než byly předchozí odhady.
Simulace ukazují, že více než 20 % celkové hmotnosti Palomar 5 tvoří černé díry, z nichž každá je asi 20krát hmotnější než naše Slunce. Tato vyšší než očekávaná koncentrace znamená, že se kupa během miliardy let zcela rozpustí a zanechá za sebou pouze roj černých děr obíhajících kolem galaktického středu.
Důsledky pro fúze Black Hole
Tento objev má významné důsledky pro pochopení slučování binárních černých děr, o kterých se předpokládá, že k nim často dochází ve hvězdokupách. Metoda použitá k odhadu počtu černých děr v Palomar 5 – sledování hvězd, které vyvrhují – poskytuje nový způsob, jak omezit populace černých děr v jiných kupách.
“Jednou z velkých neznámých v tomto scénáři je, kolik černých děr je v kupách… Naše metoda nám dává možnost zjistit, kolik černých děr je v hvězdokupě pozorováním hvězd, které vyvrhují.” – Fabio Antonini, Cardiffská univerzita
Výsledky také naznačují, že podobný osud bude pravděpodobně následovat i další kulové hvězdokupy, které se nakonec rozpadnou na proudy černých děr. To podporuje myšlenku, že takové shluky jsou vynikajícími místy pro hledání kolizí černých děr a středně hmotných černých děr, překlenující propast mezi hvězdnými černými dírami a supermasivními černými dírami.
Studie publikovaná v časopise Nature Astronomy potvrzuje, že vesmír je plný překvapení, a to i v pozůstatcích starověkých hvězdokup.
