Astronomi otkrivaju preveliku populaciju crnih rupa u zvjezdanom jatu Palomar 5

Palomar 5 je jedinstveno zvjezdano jato. U članku objavljenom danas u Nature Astronomy, međunarodni tim astrofizičara na čelu sa Univerzitetom u Barceloni pokazuje da su prepoznatljive karakteristike Palomara 5 vjerovatno rezultat prevelike populacije crnih rupa od više od 100 njih u centru klastera.

“Broj crnih rupa je otprilike tri puta veći od očekivanog od broja zvijezda u jatu, a to znači da više od 20% ukupne mase klastera čine crne rupe. Svaki od njih ima masu oko 20 puta veću od mase Sunca, a formirali su se u eksplozijama supernove na kraju života masivnih zvijezda, kada je jato još bilo vrlo mlado”, kaže profesor Mark Gieles sa Instituta za kosmos. Nauka Univerziteta u Barseloni (ICCUB) i glavni autor rada.

Plimni tokovi su tokovi zvijezda koje su izbačene iz zvjezdanih jata ili patuljastih galaksija. U posljednjih nekoliko godina u oreolu Mliječnog puta otkriveno je gotovo trideset tankih potoka. “Ne znamo kako se ovi tokovi formiraju, ali jedna ideja je da su to poremećena zvjezdana jata. Međutim, nijedan od nedavno otkrivenih potoka nema zvjezdano jato povezano s njima, stoga ne možemo biti sigurni. Dakle, da bismo razumjeli kako su se ovi tokovi formirali, moramo proučiti jedan sa zvjezdanim sistemom koji je povezan s njim. Palomar 5 je jedini slučaj, što ga čini Rosetta Stoneom za razumijevanje formiranja potoka i zato smo ga detaljno proučili,” objašnjava Gieles.

Autori simuliraju orbite i evoluciju svake zvijezde od formiranja jata do konačnog raspadanja. Oni su varirali početna svojstva klastera sve dok nije pronađeno dobro podudaranje sa zapažanjima toka i klastera. Tim otkriva da se Palomar 5 formirao s nižim udjelom crne rupe, ali su zvijezde pobjegle efikasnije od crnih rupa, tako da se frakcija crne rupe postepeno povećavala. Crne rupe su dinamički nadimale jato u gravitacionim interakcijama praćke sa zvijezdama, što je dovelo do još više zvijezda koje bježe i formiranja toka. Neposredno prije nego što se potpuno rastvori – otprilike za milijardu godina od sada – jato će se u potpunosti sastojati od crnih rupa. “Ovaj rad nam je pomogao da shvatimo da, iako pahuljasto jato Palomar 5 ima najsjajnije i najduže repove od bilo kojeg klastera u Mliječnom putu, nije jedinstveno. Umjesto toga, vjerujemo da su se mnoga slično napuhana jata u kojima dominiraju crne rupe već raspala u plimama Mliječnog puta i formirala nedavno otkrivene tanke zvjezdane tokove”, kaže koautor dr. Denis Erkal sa Univerziteta u Surreyu.

Gieles kaže: "Pokazali smo da je prisustvo velike populacije crnih rupa moglo biti uobičajeno u svim klasterima koji su formirali tokove." Ovo je važno za naše razumijevanje formiranja globularnih jata, početnih masa zvijezda i evolucije masivnih zvijezda. Ovaj rad takođe ima važne implikacije za gravitacione talase. “Vjeruje se da se veliki dio spajanja binarnih crnih rupa formira u zvjezdanim jatima. Velika nepoznanica u ovom scenariju je koliko crnih rupa ima u klasterima, što je teško opservacijski ograničiti jer ne možemo vidjeti crne rupe. Naša metoda nam daje način da saznamo koliko BH ima u zvjezdanom jatu gledajući zvijezde koje izbacuju.'”, kaže dr. Fabio Antonini sa Univerziteta Cardiff, koautor rada.

Palomar 5 je kuglasto jato koje je 1950. otkrio Walter Baade. Nalazi se u sazvežđu Serpens na udaljenosti od oko 80,000 svetlosnih godina i jedno je od otprilike 150 globularnih jata koje kruže oko Mlečnog puta. Starija je od 10 milijardi godina, kao i većina drugih globularnih jata, što znači da je nastala u najranijim fazama formiranja galaksija. On je oko 10 puta manje masivan i pet puta prošireniji od tipičnog globularnog jata i u završnoj je fazi raspadanja.