В космоса се простира причудлив звездeн поток, известен като Паломар 5 (Palomar 5), който прилича на рехава купчина от искрящи обекти. Сега обаче учени предполагат, че в самото му сърце може да се крие истински „рояк“ от над 100 звездообразни (стеларни) черни дупки.
Какво представлява Паломар 5Паломар 5 е кълбовиден куп – вид особено плътни и почти сферични купове от много стари звезди. Той се намира на около 80 000 светлинни години от нас, а неговият звезден поток се простира на внушителни 30 000 светлинни години.
Кълбовидните купове често се разглеждат като „фосили“ от ранната Вселена. Те съдържат между 100 000 и 1 милион звезди, някои от които са формирани почти по същото време, когато е възникнала и самата Вселена (пример за това е NGC 6397). Към днешна дата в Млечния път са открити над 150 подобни купове, които са изключително полезни за изучаване на историята на Вселената, както и за определяне на разпределението на тъмната материя в галактиките.
През последните години нараства интересът и към друг тип звездни структури – приливни потоци (tidal streams), които наподобяват дълги реки от звезди, простиращи се през небето. Идентифицирането им беше затруднено доскоро, но с помощта на прецизните триизмерни данни от космическата обсерватория „Гая“ (Gaia) в Млечния път бяха разкрити все повече такива потоци.
Защо Паломар 5 е „Розетски камък“ за изследване на звездни потоци„Не знаем с точност как се формират тези звездни реки, но една от хипотезите е, че те произлизат от разрушени звездни купове“, обяснява астрофизикът Марк Хиелес от Университета на Барселона, Испания. „Повечето наскоро открити приливни потоци не са свързани директно с определен куп, затова не сме напълно сигурни в този сценарий. Паломар 5 е уникален, защото комбинира разсеяна структура от звезди и дълъг приливен поток, което го прави своеобразен ‘Розетски камък’ за разгадаване на образуването на такива потоци.“
Паломар 5 има рядко срещана комбинация от изключително широко и „хлабаво“ разпределение на звездите, допълнено от обширен приливен поток с дължина над 20 градуса на небосвода. За да проучат детайлите, Хиелес и екипът му извършват подробни симулации, проследявайки орбитите и еволюцията на всяка звезда в купа – с цел да разберат как са попаднали в настоящото си положение.
Изследователите включват и различни сценарии с черни дупки, тъй като нови данни сочат, че в централните региони на кълбовидните купове може да има значителен брой стеларни черни дупки. Гравитационните им взаимодействия са способни да „катапултират“ звезди извън купа и така да формират звездните потоци.
Симулациите показват, че именно подобно струпване на черни дупки е способно да създаде настоящата конфигурация на Паломар 5. Процентът на черни дупки в този сценарий обаче е значително по-висок от очакваното – над 20% от общата маса на купа. По думите на Хиелес, това означава, че повече от 100 звездообразни черни дупки (с маси около 20 пъти по-големи от слънчевата) може да са се формирали чрез свръхнови избухвания в ранните етапи от съществуването на Паломар 5.
В рамките на около 1 милиард години, сочат симулациите, купът напълно ще се разтвори, а непосредствено преди това ще се състои изцяло от черни дупки, обикалящи около центъра на галактиката. Това поставя въпроса дали Паломар 5 наистина е толкова уникален – възможно е и други кълбовидни купове да се окажат в подобна ситуация, накрая превръщайки се в звездни потоци.
Разкритията подчертават, че кълбовидните купове могат да бъдат отлични места за търсене на сливащи се двойки черни дупки, както и на т.нар. „средномасивни“ черни дупки – в диапазона между звездните „лекотежести“ и свръхмасивните „тежка категория“ обекти.
„Смята се, че голяма част от черните дупки, които се сливат в двойки, се образуват в звездни купове“, отбелязва астрофизикът Фабио Антонини от Университета в Кардиф, Великобритания. „Голямата въпросителна тук е колко черни дупки има в куповете – което е трудно да се установи експериментално, защото не можем директно да ги видим. Нашият метод обаче предлага начин да научим колко черни дупки се крият в един звезден куп, като проследим колко звезди са били изхвърлени.“
Това проучване, публикувано в Nature Astronomy, отваря нови врати към разгадаването на динамиката в кълбовидните купове и помага на учените да разберат по-добре какъв е пътят на звездите, докато се раждат, мигрират и накрая се изгубват в безкрайността на галактическото пространство.