Астрономи виявили напрочуд високу концентрацію чорних дірок – більше 100 зоряних чорних дірок – всередині залишків древнього зоряного скупчення під назвою Palomar 5. Це відкриття дає рідкісний погляд на хаотичну динаміку зорових популяцій і надає докази того, що такі обертаються навколо Чумацького Шляху.
Викопне Зоряного Скупчення
Palomar 5, кульове скупчення, розташоване приблизно в 80 000 світлових роках від Землі, тягнеться на 30 000 світлових років у вигляді припливного потоку. Кульові скупчення, такі як Palomar 5, є одними із найстаріших структур у галактиці, що утворилися з тих же первозданних газових хмар, що й найперші зірки. Ці щільні скупчення, що зазвичай містять сотні тисяч або мільйони зірок, служать капсулами часу раннього Всесвіту, надаючи інформацію про історію галактик і розподіл темної матерії.
Відстеження Зоряних Потоків з Gaia
Протягом багатьох років було важко ідентифікувати формування приливних потоків — довгих річок зірок. Однак обсерваторія Європейського космічного агентства Gaia завдала карти Чумацького Шляху з безпрецедентною точністю, виявивши більше таких структур. Palomar 5 унікальний тим, що являє собою і широке, пухке зоряне розподіл і довгий приливний потік, що охоплює понад 20 градусів неба. Це робить його ключовим випадком розуміння того, як формуються зоряні потоки.
Роль Чорних Дір у Розпадці Скупчення
Використовуючи докладні комп’ютерні симуляції, дослідники виявили, що конфігурація Palomar 5, що спостерігається, може бути пояснена тільки присутністю непропорційно великої кількості чорних дірок. Гравітаційні взаємодії між зірками і чорними дірками викинули б зірки в приливний потік, але тільки при великій кількості чорних дірок, що значно перевищує попередні оцінки.
Симуляції показують, що більше 20% загальної маси Palomar 5 складається з чорних дірок, кожна з яких приблизно в 20 разів масивніша за наше Сонце. Ця більш висока, ніж очікувалося, концентрація означає, що скупчення повністю розчиниться протягом мільярда років, залишивши по собі лише рій чорних дірок, що обертаються навколо галактичного центру.
Наслідки для Злиття Чорних Дір
Це відкриття має значні наслідки для розуміння злиття подвійних чорних дірок, які, як вважається, часто відбуваються у зоряних скупченнях. Метод, що використовується для оцінки кількості чорних дірок у Palomar 5 – відстеження зірок, які вони викидають – надає новий спосіб обмеження популяцій чорних дірок в інших скупченнях.
«Однією з головних невідомих у цьому сценарії і те, скільки чорних дір перебуває у скупченнях… Наш метод дає можливість дізнатися, скільки чорних дір перебуває у зоряному скупченні, спостерігаючи за зірками, що вони викидають.» – Фабіо Антоніні, Кардіффський університет
Результати також показують, що інші кульові скупчення, ймовірно, будуть аналогічною долі, зрештою розпадаючись на потоки чорних дірок. Це підтверджує ідею про те, що такі скупчення є відмінними місцями для пошуку як зіткнень чорних дірок, так і чорних дірок проміжної маси, заповнюючи розрив між зоряними чорними дірками та надмасивними чорними дірками.
Дослідження, опубліковане в журналі Nature Astronomy, підтверджує, що у Всесвіті повно сюрпризів, навіть в останках древніх зоряних скупчень.
