Черные дыры вытеснили звезды из скопления Паломар 5. Их там больше сотни

Вокруг нашей галактики можно наблюдать так называемые звездные потоки, звезды которые под воздействием гравитации и приточных сил вращаются вокруг ее центра. Только за последние годы в гало Млечного Пути мы нашли десятки таких звездных потоков до сотни парсеков. Однако до сих пор астрономы не знают происхождение многих из них, то есть те скопления или галактики которые могли поделиться звездами с Млечным Путем. Небольшие размеры предусматривают происхождения с шаровых скоплений, где большое количество звезд объединяется под действием гравитации. Однако, какого-то очевидного механизма, который бы смог объяснить, почему звезды покидают свои скопления, пока нет.

Астрономам же они необходимы для того, чтобы отделять сформированные непосредственно в галактике структуры, что поможет написать историю формирования Млечного Пути. Поэтому ученые взялись за создание еще одного сценария появления новых звезд в нашем гало — по их мнению, со временем в скоплениях может образовываться такое количество черных дыр, что они смогут просто выбросить все звезды за пределы скопления.

Паломар 5 является одним из немногих известных звездных скоплений, из которого можно проследить приточные хвосты, которые охватывают 20 градусов неба. Поэтому это очень удобно для исследования формирования звездных потоков скопления. Однако, у него большой эффективный радиус — примерно 20 парсеков (в звездных скоплениях они обычно равны трем парсекам), что в сочетании с его относительно низкой массой приблизительно в десять тысяч солнечных, указывает на чрезвычайно низкую плотность Паломар — по сравнению со звездами и делает его одним из самых плотных шаровых скоплений всего Млечного Пути

Дело в том, что черные дыры, которые могли образовываться в Паломар 5 в результате столкновений звезд в нем, гораздо ускоряют расширение структуры, поэтому те приточные хвосты, которые мы наблюдаем, вполне могут быть следствием появления этих объектов. Варьируя изначальное количество звезд и начальную плотность массы, астрономы искали модель, которая лучше всего воспроизводит наблюдаемое количество звезд в скоплении (около 1, 550) и его эффективный радиус. Лучше подходила модель, по которой изначально Паломар 5 содержало около 210 000 звезд, а значит пока скопления потерял 92 процента своей массы в результате звездной эволюции. Сейчас 22% звездного скопления Паломар составляет 124 черные дыры со средней массой в 17,2 солнечны масс. Причем по моделированию, они за 100 млн. лет успели уменьшиться через взаимодействие с другими, а основную свою массу они набрали в первые десять миллионов лет.

На протяжении своей эволюции эти объекты сдвигались ближе к центру скопления, а заодно и выбрасывали из него звезды. По словам ученых, уже через гигагод Паломар 5 может превратиться в 100-процентную черную дыру, а почти все звезды будут выброшены.

И если скопление развивается по новому сценарию, то за три миллиарда лет оно успеет выбросить больше половины своих звезд, что достаточно, чтобы создать потоки, с которых началось это исследование. Впрочем, модель исследователей не учитывала взаимодействия между звездами, черными дырами и газом, выявленным в скоплении. Хотя газ может замедлять тела и предотвращать их выброс. Но по словам ученых, Паломар 5 является редким явлением, ведь на достаточной стадии эволюции, мы могли ярко видеть приточные хвосты, сейчас всего 4 подобных скопления, значительно усложняет исследование.

Паломар 5 является не единственным владельцем множества черных дыр и источником звездных потоков, которое исследовали с помощью моделирования. Так, например, приливные хвосты рассеянного скопления Гиад астрономам также помогла симуляция по данным миссии Gaia, а шарообразное скопление NGC 6397 оказалось заполненным черными дырами звездной массы, на что также указало моделирования.

Перевод материала nauka.ua