Odkryto nadmierną populację czarnych dziur w gromadzie gwiazd Palomar 5

Palomar 5 jest wyjątkową gromadą gwiazd. Po pierwsze dlatego, że jest to jedna z „najbardziej puszystych” gromad w halo naszej galaktyki, ze średnią odległością pomiędzy gwiazdami wynoszącą kilka lat świetlnych, co jest porównywalne do odległości Słońca od najbliższej mu gwiazdy. Po drugie, ma ona powiązany ze sobą strumień gwiazd, który rozciąga się na ponad 20o na niebie. W pracy opublikowanej niedawno w Nature Astronomy, międzynarodowy zespół astronomów i astrofizyków wykazał, że obie cechy wyróżniające Palomar 5 są prawdopodobnie wynikiem nadmiernej populacji ponad 100 czarnych dziur w centrum gromady.

Widok całego nieba ze współrzędnymi galaktycznymi. Fragment zdjęcia ponad centrum pokazuje Palomar 5 i jej ogony pływowe. Źródło: M. Gieles et al./Gaia eDR3/DESI DECaLS

Liczba czarnych dziur jest mniej więcej trzy razy większa niż oczekiwano na podstawie liczby gwiazd w gromadzie, a to oznacza, że ponad 20% całkowitej masy gromady stanowią czarne dziury. Każda z nich ma masę około 20 razy większą od masy Słońca, a powstały one w eksplozjach supernowych pod koniec życia masywnych gwiazd, kiedy gromada była jeszcze bardzo młoda – mówi prof. Mark Gieles z Instytutu Nauk Kosmicznych Uniwersytetu Barcelońskiego (ICCUB) i główny autor pracy.

Strumienie pływowe to strumienie gwiazd, które zostały wyrzucone z zaburzonych gromad gwiazd lub galaktyk karłowatych. W ciągu ostatnich kilku lat odkryto prawie trzydzieści cienkich strumieni w halo Drogi Mlecznej. Nie wiemy, jak powstają te strumienie, ale jeden z pomysłów jest taki, że są to zaburzone gromady gwiazd. Jednak żaden z ostatnio odkrytych strumieni nie ma powiązanej z sobą gromady gwiazd, dlatego nie możemy być tego pewni. Zatem, aby zrozumieć, jak powstały te strumienie, musimy zbadać taki, który ma powiązany z nim układ gwiazd. Palomar 5 jest jedynym takim przypadkiem, co czyni go odpowiednim dla zrozumienia procesów formowania się strumieni i dlatego badaliśmy go szczegółowo – wyjaśnia Gieles.

Autorzy symulują orbity i ewolucję każdej gwiazdy, od powstania gromady do jej ostatecznego rozpadu. Zmieniali początkowe własności gromady, aż znaleźli dobre dopasowanie do obserwacji strumienia i gromady. Zespół odkrył, że Palomar 5 uformowała się z niższym ułamkiem czarnych dziur, ale gwiazdy uciekały wydajniej niż czarne dziury, tak że ułamek czarnych dziur wzrastał. Czarne dziury dynamiczne nadmuchiwały gromadę w grawitacyjnych oddziaływaniach z gwiazdami, co doprowadziło do jeszcze większej ilości uciekających gwiazd i powstania strumienia. Tuż przed jej całkowitym rozpadem – mniej więcej za miliard lat – gromada będzie składała się w całości z czarnych dziur.

Gieles podkreśla, że w tej pracy pokazaliśmy, że obecność dużej populacji czarnych dziur mogła być powszechna we wszystkich gromadach, które stworzyły strumienie. Jest to ważne dla naszego zrozumienia procesów formowania się gromad kulistych, początkowych mas gwiazd i ewolucji masywnych gwiazd. Praca ta ma również ważne implikacje dla fal grawitacyjnych.

Palomar 5 to gromada kulista odkryta w 1950 roku przez Waltera Baade. Znajduje się w konstelacji Węża w odległości około 65 000 lat świetlnych i jest jedną z około 150 gromad kulistych, które orbitują wokół Drogi Mlecznej. Jest starsza niż 10 mld lat, podobnie jak większość innych gromad kulistych, co oznacza, że powstała w najwcześniejszych fazach formowania się Galaktyki. Jest około 10 razy mniej masywna i 5 razy bardziej rozciągnięta niż typowa gromada kulista i znajduje się w końcowym stadium rozpadu.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Dziwne fale radiowe wyłaniają się z kierunku centrum Galaktyki

Odkryto nową „skamieniałą galaktykę” zakopaną głęboko w Drodze Mlecznej

W pobliżu jednej z najstarszych gwiazd w naszej galaktyce odkryto „superziemię”