Карта звёздного неба в галактических координатах, где более яркие места обозначают большее количество звёзд. В центре вверху дан небольшой участок, по которому доступны данные наблюдений DESI Legacy Imaging Survey. Благодаря этим данным изучалось скопление «Паломар 5».
Международная команда астрономов под руководством учёных из Барселонского университета объяснили уникальность звёздного скопления «Паломар 5» тем, что в его центре содержится нехарактерно большое скопление чёрных дыр – порядка 100 штук. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
«Паломар 5» – уникальное звёздное скопление. Во-первых, оно имеет очень «рыхлую» структуру – среднее расстояние между звёздами составляет несколько световых лет (примерно как от Солнца до ближайшей к нему звезды). Во-вторых, оно породило впечатляющий звёздный поток, протянувшийся по небосводу более чем на 20°.
По словам профессора Марка Гильеса из Института космических наук при Барселонском университете, ведущего автора работы, в скоплении примерно в три раза больше чёрных дыр, чем можно было бы ожидать, исходя из количества звёзд. Получается, что более 20% массы скопления приходится на чёрные дыры. Каждая из них примерно в 20 раз массивнее Солнца, а сформировались они после взрывов сверхновых, в конце жизненного цикла массивных звёзд, ещё когда скопление было совсем молодым.
Кроме этого, «Паломар 5» порождает звёздный поток – объединение звёзд, выброшенное из скопления приливными силами, и движущееся в виде струи по орбите вокруг центра галактики. Пока не до конца понятно, как они формируются, и одна из гипотез состоит в том, что это – разрушенные скопления звёзд.
Три звёздных потока в Млечном Пути, открытые в 2007 году
В гало Млечного Пути в последние годы было обнаружено почти три десятка таких потоков, однако ни один из них не был связан со звёздными скоплениями. Гильес поясняет, что «Паломар 5»– это единственный случай, когда известно скопление, породившее звёздный поток. Именно поэтому так важно подробно изучить его свойства.
Авторы провели компьютерную симуляцию орбит и эволюций всех звёзд скопления до его полного исчезновения. Они подбирали начальные условия до тех пор, пока не получили достаточно хорошо совпадающий с наблюдениями результат. Получается, что когда «Паломар 5» сформировался, процент чёрных дыр в нём был гораздо меньше, но звёзды вылетали из скопления эффективнее чёрных дыр. Поэтому процент содержания последних в скоплении постоянно рос. Чёрные дыры порождали эффекты гравитационной пращи, что приводило к ещё большему увеличению количества убегающих звёзд, и в итоге сформировало звёздный поток. Примерно через миллиард лет, когда скопление уже почти исчезнет, оно будет состоять исключительно из чёрных дыр.
Симуляция формирования звёздных потоков в скоплении «Паломар 5»
Скопление «Паломар 5» открыто Вальтером Бааде в 1950 году. Оно находится в созвездии Змея, на расстоянии в 65 000 световых лет от нас. Это одно из полутора сотен шаровых скоплений, движущихся по орбите вокруг Млечного Пути. Ему порядка 10 млрд лет, как и большинству других шаровых скоплений, что означает, что появилось оно на самых ранних стадиях формирования нашей Галактики.