A csillagászok túlméretezett fekete lyuk populációt fedeztek fel a Palomar 5 csillaghalmazban

A Palomar 5 egy egyedülálló csillaghalmaz. A Nature Astronomy-ban ma megjelent tanulmányban a Barcelonai Egyetem által vezetett nemzetközi asztrofizikus csoport kimutatta, hogy a Palomar 5 megkülönböztető jegyei valószínűleg a halmaz közepén található, több mint 100 fős fekete lyuk populáció következményei.

„A fekete lyukak száma nagyjából háromszorosa a halmazban lévő csillagok számából vártnak, és ez azt jelenti, hogy a teljes halmaztömeg több mint 20%-át fekete lyukak teszik ki. Mindegyikük tömege körülbelül 20-szor akkora, mint a Nap tömege, és szupernóva-robbanások során jöttek létre a hatalmas csillagok élete végén, amikor a halmaz még nagyon fiatal volt” – mondja Mark Gieles professzor, a Kozmosz Intézet munkatársa. A Barcelonai Egyetem (ICCUB) tudományai és a tanulmány vezető szerzője.

Az árapály-folyamok olyan csillagok folyamai, amelyek kilökődnek a megszakító csillaghalmazokból vagy törpegalaxisokból. Az elmúlt néhány évben közel harminc vékony patakot fedeztek fel a Tejútrendszerben. „Nem tudjuk, hogyan alakulnak ki ezek a patakok, de az egyik elképzelés az, hogy megszakadt csillaghalmazok. Azonban a közelmúltban felfedezett patakok egyikéhez sem kapcsolódik csillaghalmaz, ezért nem lehetünk biztosak benne. Tehát ahhoz, hogy megértsük, hogyan keletkeztek ezek a patakok, meg kell vizsgálnunk egy csillagrendszert, amelyhez kapcsolódik. A Palomar 5 az egyetlen eset, ami Rosetta-kővé teszi a patakok kialakulásának megértéséhez, ezért tanulmányoztuk részletesen” – magyarázza Gieles.

A szerzők szimulálják az egyes csillagok keringését és fejlődését a halmaz kialakulásától a végső feloldódásig. Addig változtatták a klaszter kezdeti tulajdonságait, amíg jó egyezést nem találtak a patak és a klaszter megfigyeléseivel. A csapat úgy találja, hogy a Palomar 5 alacsonyabb fekete lyuk frakcióval jött létre, de a csillagok hatékonyabban szöktek ki, mint a fekete lyukak, így a fekete lyukak aránya fokozatosan nőtt. A fekete lyukak dinamikusan felfújták a halmazt a csillagokkal való gravitációs csúzli kölcsönhatások során, ami még több csillag szökéséhez és a patak kialakulásához vezetett. Közvetlenül a teljes feloldódás előtt – nagyjából egymilliárd év múlva – a klaszter teljes egészében fekete lyukakból áll majd. „Ez a munka segített megértenünk, hogy bár a bolyhos Palomar 5 klaszternek a Tejútrendszerben található klaszterei közül a legfényesebb és leghosszabb a farka, ez nem egyedülálló. Ehelyett úgy gondoljuk, hogy sok hasonlóan felfuvalkodott, fekete lyukak által uralt klaszter már felbomlott a Tejútrendszer árapályában, és létrehozta a nemrégiben felfedezett vékony csillagfolyamokat” – mondja Dr. Denis Erkal, a Surrey Egyetem társszerzője.

Gieles azt mondja: "Megmutattuk, hogy egy nagy fekete lyuk populáció jelenléte gyakori lehetett a patakokat alkotó összes klaszterben." Ez fontos a gömbhalmazok kialakulásának, a csillagok kezdeti tömegének és a hatalmas csillagok fejlődésének megértéséhez. Ennek a munkának a gravitációs hullámokra is jelentős hatásai vannak. „Úgy vélik, hogy a bináris fekete lyukak egyesüléseinek nagy része csillaghalmazokban jön létre. Ebben a forgatókönyvben nagy ismeretlen, hogy hány fekete lyuk van a klaszterekben, amit nehéz megfigyeléssel korlátozni, mert nem látunk fekete lyukakat. Módszerünk módot ad arra, hogy megtudjuk, hány BH van egy csillaghalmazban, ha megnézzük az általuk kilökött csillagokat.” – mondja Dr. Fabio Antonini, a Cardiffi Egyetem munkatársa, a cikk társszerzője.

A Palomar 5 egy gömbhalmaz, amelyet 1950-ben fedezett fel Walter Baade. A Kígyók csillagképben található, körülbelül 80,000 150 fényév távolságra, és egyike annak a nagyjából 10 gömbhalmaznak, amelyek a Tejút körül keringenek. A legtöbb más gömbhalmazhoz hasonlóan 10 milliárd évnél idősebb, ami azt jelenti, hogy a galaxisok kialakulásának legkorábbi fázisában jött létre. Körülbelül XNUMX-szer kisebb tömegű és ötször kiterjedtebb, mint egy tipikus gömbhalmaz, és a feloldódás utolsó szakaszában van.