Roj čiernych dier objavený v starovekej hviezdokope Mliečnej dráhy

Astronómovia urobili bezprecedentný objav: roj čiernych dier s hviezdnou hmotnosťou viac ako 100 sa pohybuje cez galaxiu nachádzajúcu sa v hviezdokope nazývanom Palomar 5.

Táto mimoriadna skupina sa nachádza v nadmorskej výške asi 1500 stôp. 80 000 svetelných rokov zo zeme, šíriť sa 30 000 svetelných rokov A obsahuje niektoré z najstarších hviezd v galaxii. Výskumníci sa domnievajú, že čierna diera v Palomar 5 zohrala kľúčovú úlohu pri formovaní špecifickej štruktúry klastra a poskytla nové informácie o jeho dynamike. guľová hviezdokopa a toto vznik čiernej diery,

Palomar 5: Záblesk raného vesmíru

palomar 5 je typ guľová hviezdokopaČo je guľovitý súbor hviezd, ktoré sú pevne spojené gravitáciou. Tieto skupiny sa často nazývajú „fosílne“ Jedna z najdôležitejších hviezd raného vesmíru, pretože obsahuje staroveké hviezdy, ktoré vznikli z rovnakého oblaku plynu pred miliardami rokov. Palomar 5 je jedinečný v tom, že má nielen široké, voľné rozloženie hviezd, ale aj a dlhý prílivový prúd– Rieka hviezd, ktorá sa tiahne viac ako 30 000 svetelných rokov od stredu hviezdokopy.

Palomar 5 je pre astronómov obzvlášť zaujímavý tým, že má relatívne nízku hustotu v porovnaní s inými guľovými hviezdokopami. Väčšina guľových hviezdokôp je husto nabitá hviezdami, ale široké a riedke rozmiestnenie Palomar 5 naznačuje, že určitá sila v priebehu času odstránila veľkú časť jej hviezdneho materiálu. To prinútilo vedcov preskúmať, či čierna diera Môže byť zodpovedný za stratu hviezd a vznik prílivového prúdu hviezdokopy.

Astronómia Mark Giles Od Univerzita v Barcelone Zdôraznil dôležitosť Palomar 5 pre pochopenie vzniku prílivových prúdov. „Palomar 5 je jediný prípad [where a globular cluster and tidal stream coexist]“To z nej robí Rosettskú dosku na pochopenie tvorby potokov, a preto sme ju podrobne študovali,“ Giles povedal, že tento zhluk má význam pri odhaľovaní záhad, ktoré stoja za vznikom takýchto prúdov.

Prekvapivá populácia čiernych dier

Použitie podrobných informácií Simulácia N-telesaVýskumný tím sa znovu vytvoril triedy A evolúcie Štúdium počtu hviezd v Palomar 5 poskytuje lepšie pochopenie toho, ako sa hviezdokopa dostala do svojho súčasného stavu. Ich simulácie zahŕňali čierne diery, pretože dôkazy naznačujú, že na Zemi môžu existovať populácie čiernych dier. centrálna oblasť Z guľových skupín. Čierne diery svojou obrovskou gravitačnou silou interagujú s blízkymi hviezdami a niekedy ich vyhodia zo zhluku do okolitého prílivového prúdu.

Výskumníci boli prekvapení, keď zistili, že počet čiernych dier v Palomar 5 je oveľa väčší, ako sa pôvodne odhadovalo. „Počet čiernych dier je asi trikrát väčší ako počet predpovedaný pre počet hviezd v zhluku, čo znamená, že viac ako 20 percent celkovej hmotnosti hviezdokopy tvoria čierne diery.“ Povedal Giles. Odhaduje sa, že každá z týchto čiernych dier obsahuje asi tretinu hmotnosti čiernych dier. 20-násobok hmotnosti Slnkavznikol kolapsom obrovských hviezd výbuch supernovy Pred miliardami rokov.

Simulácia to ukazuje gravitačná interakcia Medzera medzi týmito čiernymi dierami a okolitými hviezdami vyhnala hviezdy z kopy a prílivový prúdVďaka tomu sa zmenila rovnováha medzi hviezdami a čiernou dierou. Keďže hviezdy boli z hviezdokopy vyvrhnuté efektívnejšie ako čierne diery, podiel čiernych dier sa časom zvýšil, čo nakoniec viedlo k nezvyčajnej štruktúre, ktorú dnes vidíme.

The Fate of Palomar 5: A Future Powered by Black Holes

Výskum ukazuje, že Palomar 5 je na ceste k rozpadu. Počas nasledujúcej miliardy rokov bude táto hviezdokopa naďalej strácať hviezdy, až kým sa úplne nerozpadne. Ako tento proces napreduje, dominancia čiernej diery nad zostávajúcou časťou hviezdokopy sa ešte zvýši. „Asi za miliardu rokov sa tento klaster úplne zlúči,“ Povedal Giles. „Tesne predtým, ako sa to stane, bude zvyšok tejto hviezdokopy pozostávať výlučne z čiernych dier obiehajúcich okolo stredu galaxie.“

tohto procesu rozpustenie Toto sa neobmedzuje len na Palomar 5. Zistenia naznačujú, že iné guľové hviezdokopy v Mliečnej dráhe môžu postihnúť rovnaký osud, postupne strácajú svoje hviezdy a časom ich ovládnu čierne diery. Keď sa tieto zhluky spoja, ich čierne diery zostanú pozadu, čo spôsobí nárast populácie čiernych dier. čierne diery s hviezdnou hmotnosťou In galaktické haloOblasť okolo stredu galaxie.

Prítomnosť toľkých čiernych dier v Palomar 5 má tiež dôsledky pre štúdie. zlúčenie binárnych čiernych dier, Fabio Antoniniastrofyzik Cardiffská univerzitapoznamenal, „Predpokladá sa, že veľká časť zlúčení binárnych čiernych dier vzniká v hviezdokopách.“ Tieto fúzie sú zodpovedné za výrobu sledovateľných gravitačné vlnyA guľové hviezdokopy ako Palomar 5 môžu slúžiť ako živná pôda pre tieto udalosti. „Veľkou neznámou v tomto scenári je, koľko čiernych dier je v zhlukoch, čo je ťažké obmedziť pozorovaním, pretože čierne diery nevidíme.“ Antonini povedal, že štúdium hviezdokôp ako Palomar 5 by mohlo poskytnúť nové spôsoby odhadu počtu čiernych dier prítomných v zhlukoch na základe hviezd, ktoré emitujú.

Širšie dôsledky výskumu čiernych dier

z tohto objavu roj čiernych dier Palomar 5 poskytuje čoraz viac dôkazov guľová hviezdokopa Existujú bohaté prostredia na vznik a rast čiernych dier. Čierne diery v týchto zhlukoch môžu navzájom interagovať a vytvárať binárne systémy, ktoré sa môžu nakoniec zraziť a zlúčiť, čím sa produkujú silné výbuchy gravitačných vĺn, ktoré môžu byť detekované prístrojmi. LIGO A Panna,

Okrem toho tento výskum poskytuje pohľad na predtým nepozorovanú triedu stredne hmotná čierna diera-Čierne diery, ktoré sú hmotnejšie, ale menej hmotné ako čierne diery s hviezdnou hmotnosťou supermasívna čierna dieraPredpokladá sa, že tieto stredne hmotné čierne diery vznikajú v hustých prostrediach, ako sú guľové hviezdokopy, a populácia čiernych dier Palomar 5 môže poskytnúť nové príležitosti na štúdium týchto objektov.

Stručne povedané, nájdenie a roj čiernych dier Palomar 5 poskytol hlbšie pochopenie dynamiky guľových hviezdokôp a úlohy čiernych dier v ich vývoji. Ako sa táto hviezdokopa pokračuje vo vývoji, poskytne ďalšie príležitosti na štúdium zložitých interakcií medzi hviezdami a čiernymi dierami, čo vrhne svetlo na budúcnosť týchto starých hviezdnych systémov.