Astronomer opdager en overdimensioneret sort hul-population i stjernehoben Palomar 5

Palomar 5 er en unik stjernehob. I et papir offentliggjort i dag i Natur astronomi , et internationalt hold af astrofysikere ledet af University of Barcelona viser, at kendetegnene ved Palomar 5 sandsynligvis er resultatet af en overdimensioneret sort hul-population på mere end 100 af dem i midten af ​​klyngen.

"Antallet af sorte huller er omtrent tre gange større end forventet ud fra antallet af stjerner i hoben, og det betyder, at mere end 20 % af den samlede klyngemasse består af sorte huller. De har hver en masse på omkring 20 gange Solens masse, og de blev dannet i supernovaeksplosioner i slutningen af ​​massive stjerners liv, da klyngen stadig var meget ung, " siger prof Mark Gieles, fra Institute of Cosmos Sciences ved University of Barcelona (ICCUB) og hovedforfatter af papiret.

Tidevandsstrømme er strømme af stjerner, der blev udstødt fra forstyrrende stjernehobe eller dværggalakser. I de sidste par år, næsten tredive tynde vandløb er blevet opdaget i Mælkevejens glorie. "Vi ved ikke, hvordan disse strømme dannes, men en idé er, at de er forstyrrede stjernehobe. Imidlertid, ingen af ​​de nyligt opdagede vandløb har en stjernehob forbundet med dem, derfor kan vi ikke være sikre. Så, at forstå, hvordan disse strømme blev dannet, vi skal studere en med et stjernesystem forbundet med det. Palomar 5 er det eneste tilfælde, gør det til en Rosetta-sten for at forstå vandløbsdannelse, og det er derfor, vi studerede det i detaljer, " forklarer Gieles.

Forfatterne simulerer kredsløbene og udviklingen af ​​hver stjerne fra dannelsen af ​​hoben til den endelige opløsning. De varierede klyngens oprindelige egenskaber, indtil der blev fundet et godt match med observationer af vandløbet og klyngen. Holdet finder ud af, at Palomar 5 blev dannet med en lavere sort hul-fraktion, men stjerner undslap mere effektivt end sorte huller, sådan at fraktionen af ​​sorte hul gradvist steg. De sorte huller pustede dynamisk klyngen op i gravitations-slingshot-interaktioner med stjerner, hvilket førte til endnu flere flygtende stjerner og dannelsen af ​​åen. Lige før den helt opløses - omkring en milliard år fra nu - vil klyngen udelukkende bestå af sorte huller. "Dette arbejde har hjulpet os med at forstå, at selvom den bløde Palomar 5-klynge har de lyseste og længste haler af enhver klynge i Mælkevejen, det er ikke enestående. I stedet, vi tror, ​​at mange på samme måde opblæste, sorte huls-dominerede klynger er allerede gået i opløsning i Mælkevejens tidevand for at danne de nyligt opdagede tynde stjernestrømme, " siger medforfatter Dr. Denis Erkal ved University of Surrey.

Gieles siger, "Vi har vist, at tilstedeværelsen af ​​en stor sort hul-population kan have været almindelig i alle de klynger, der dannede vandløbene." Dette er vigtigt for vores forståelse af kuglehobedannelse, stjernernes begyndelsesmasse og udviklingen af ​​massive stjerner. Dette arbejde har også vigtige implikationer for gravitationsbølger. "Det menes, at en stor brøkdel af binære sorte hul-fusioner dannes i stjernehobe. En stor ukendt i dette scenarie er, hvor mange sorte huller der er i klynger, hvilket er svært at begrænse observationsmæssigt, fordi vi ikke kan se sorte huller. Vores metode giver os en måde at lære, hvor mange BH'er der er i en stjernehob ved at se på de stjerner, de skubber ud.'", siger Dr. Fabio Antonini fra Cardiff University, medforfatter til papiret.

Palomar 5 er en kuglehob opdaget i 1950 af Walter Baade. Det er i Serpens-konstellationen i en afstand af omkring 80, 000 lysår, og det er en af ​​de omkring 150 kuglehobe, der kredser om Mælkevejen. Det er ældre end 10 milliarder år, som de fleste andre kuglehobe, hvilket betyder, at den blev dannet i de tidligste faser af galaksedannelsen. Den er omkring 10 gange mindre massiv og fem gange mere udstrakt end en typisk kuglehob og i de sidste stadier af opløsning.