По Млечному Пути движется целый рой черных дыр
Пушистое скопление звезд, летящее по небу, может иметь секрет, скрытый в своем сердце: рой из более чем 100 черных дыр звездной массы.
Если это открытие будет подтверждено, оно объяснит, как скопление возникло таким, какое оно есть - с его звездами, расположенными на расстоянии световых лет друг от друга, размываясь в звездный поток, протянувшийся на 30 000 световых лет.
Рассматриваемое звездное скопление называется Паломар 5 и находится на расстоянии около 80000 световых лет от нас. Такие шаровые скопления часто считают «окаменелостями» ранней Вселенной. Они очень плотные и сферические, обычно содержат от 100 000 до 1 миллиона очень старых звезд; некоторые, такие как NGC 6397, почти так же стары, как сама Вселенная.
В любом шаровом скоплении все его звезды образовались одновременно из одного и того же газового облака. В Млечном Пути около 150 известных шаровых скоплений; эти объекты являются отличным инструментом для изучения, например, истории Вселенной или содержания темной материи в галактиках, вокруг которых они вращаются.
Но есть еще один тип звездной группы, который привлекает все больше внимания - приливные потоки, длинные звездные реки, протянувшиеся по небу. Раньше это было трудно определить, но с космической обсерваторией Gaia рабочим на карту Млечного Пути с высокой точностью в трех измерениях, больше этих потоки были доведены до света.
"Мы не знаем, как формируются эти потоки, но одна идея состоит в том, что они представляют собой разрушенные звездные скопления", - пояснил астрофизик Марк Гилес из Университета Барселоны в Испании.
"Однако ни один из недавно обнаруженных потоков не имеет связанного с ними звездного скопления, поэтому мы не можем быть уверены в этом. Итак, чтобы понять, как эти потоки образовались, нам нужно изучить один из них, связанный со звездной системой. Palomar 5 - это единственный случай, что делает его Розеттским камнем для понимания формирования потока, и поэтому мы изучили его подробно".
Паломар 5 уникален тем, что имеет как очень широкое, рыхлое распределение звезд, так и длинный приливный поток, охватывающий более 20 градусов неба, поэтому Гилес и его команда сосредоточились на нем.
Команда использовала подробное моделирование N-тел, чтобы воссоздать орбиты и эволюцию каждой звезды в скоплении, чтобы увидеть, как они могли оказаться там, где они находятся сегодня.
Поскольку недавние данные свидетельствуют о том, что популяции черных дыр могут существовать в центральных областях шаровых скоплений, а поскольку гравитационное взаимодействие с черными дырами, как известно, отбрасывает звезды, ученые включили черные дыры в некоторые из своих симуляций.
Их результаты показали, что популяция черных дыр звездных масс в пределах Паломара 5 могла привести к конфигурации, которую мы видим сегодня. Орбитальные взаимодействия могли бы выбросить звезды из скопления в приливный поток, но только со значительно большим количеством черных дыр, чем предсказывалось.
Звезды, покидающие скопление более эффективно и легко, чем черные дыры, изменили бы пропорцию черных дыр, значительно увеличив ее.
"Количество черных дыр примерно в три раза больше, чем ожидалось, исходя из количества звезд в скоплении, и это означает, что более 20 процентов общей массы скопления составляют черные дыры", - 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".
Моделирование группы показало, что примерно через миллиард лет кластер полностью растворится. Незадолго до того, как это произойдет, то, что останется от скопления, будет полностью состоять из черных дыр, вращающихся вокруг галактического центра. Это говорит о том, что Palomar 5 не уникален, в конце концов - он полностью растворится в звездном потоке, как и другие, которые мы обнаружили.
Это также предполагает, что другие шаровые скопления, вероятно, в конечном итоге постигнет та же участь. И это предлагает подтверждение того, что шаровые скопления могут быть отличным местом для поиска черных дыр, которые в конечном итоге столкнутся, а также неуловимого класса черных дыр среднего веса между легковесами звездных масс и сверхмассивными тяжелыми массами.
