Астрономы обнаружили удивительно высокую концентрацию чёрных дыр — более 100 звёздных чёрных дыр — внутри остатков древнего звёздного скопления под названием Palomar 5. Это открытие даёт редкий взгляд на хаотическую динамику звёздных популяций и предоставляет доказательства того, что такие скопления в конечном итоге распадаются на потоки чёрных дыр, вращающихся вокруг Млечного Пути.
Ископаемое Звёздного Скопления
Palomar 5, шаровое скопление, расположенное примерно в 80 000 световых годах от Земли, простирается на 30 000 световых лет в виде приливного потока. Шаровые скопления, такие как Palomar 5, являются одними из старейших структур в галактике, образовавшихся из тех же первозданных газовых облаков, что и самые первые звёзды. Эти плотные скопления, обычно содержащие сотни тысяч или миллионы звёзд, служат капсулами времени ранней Вселенной, предоставляя информацию об истории галактик и распределении тёмной материи.
Отслеживание Звёздных Потоков с Gaia
На протяжении многих лет было трудно идентифицировать формирование приливных потоков — длинных, тянущихся рек звёзд. Однако обсерватория Европейского космического агентства Gaia нанесла карту Млечного Пути с беспрецедентной точностью, выявив больше таких структур. Palomar 5 уникален тем, что представляет собой и широкое, рыхлое звёздное распределение и длинный приливный поток, охватывающий более 20 градусов неба. Это делает его ключевым случаем для понимания того, как формируются звёздные потоки.
Роль Чёрных Дыр в Распадке Скопления
Используя подробные компьютерные симуляции, исследователи обнаружили, что наблюдаемая конфигурация Palomar 5 может быть объяснена только присутствием несоразмерно большого количества чёрных дыр. Гравитационные взаимодействия между звёздами и чёрными дырами выбросили бы звёзды в приливный поток, но только при обилии чёрных дыр, значительно превышающем предыдущие оценки.
Симуляции показывают, что более 20% общей массы Palomar 5 состоит из чёрных дыр, каждая из которых примерно в 20 раз массивнее нашего Солнца. Эта более высокая, чем ожидалось, концентрация означает, что скопление полностью растворится в течение миллиарда лет, оставив после себя только рой чёрных дыр, вращающихся вокруг галактического центра.
Последствия для Слияний Чёрных Дыр
Это открытие имеет значительные последствия для понимания слияний двойных чёрных дыр, которые, как считается, часто происходят в звёздных скоплениях. Метод, используемый для оценки количества чёрных дыр в Palomar 5 — отслеживание звёзд, которые они выбрасывают — предоставляет новый способ ограничения популяций чёрных дыр в других скоплениях.
«Одной из главных неизвестных в этом сценарии является то, сколько чёрных дыр находится в скоплениях… Наш метод даёт нам возможность узнать, сколько чёрных дыр находится в звёздном скоплении, наблюдая за звёздами, которые они выбрасывают.» — Фабио Антонини, Кардиффский университет
Результаты также показывают, что другие шаровые скопления, вероятно, последуют аналогичной судьбе, в конечном итоге распадаясь на потоки чёрных дыр. Это подтверждает идею о том, что такие скопления являются отличными местами для поиска как столкновений чёрных дыр, так и чёрных дыр промежуточной массы, восполняя разрыв между звёздными чёрными дырами и сверхмассивными чёрными дырами.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, подтверждает, что во Вселенной полно сюрпризов, даже в останках древних звёздных скоплений.
