Cercetătorii au detectat un roi de găuri negre care se deplasează prin Calea Lactee

Un spectaculos roi de stele care se revarsă pe cer ar putea ascunde un secret fascinant în „inima” sa: un roi de găuri negre, format din peste 100 de găuri negre cu masă stelară.

Grupul stelar în cauză se numește Palomar 5. Este un flux stelar ce se întinde pe o rază de 30.000 de ani-lumină și este situat la aproximativ 80.000 de ani-lumină de Pământ. Roiurile globulare, cum este și Palomar 5, sunt deseori considerate „fosile” ale Universului timpuriu. Acestea sunt structuri extrem de dense și sferice, alcătuite de obicei din între 100.000 și 1 milion de stele foarte vechi, unele, precum NGC 6397, având aproape aceeași vârstă ca și Universul.

Într-un roi globular, toate stelele se formează aproximativ în același timp, dintr-un singur nor de gaz. În Calea Lactee există aproximativ 150 de astfel de roiuri cunoscute, acestea fiind instrumente esențiale pentru studierea istoriei Universului sau pentru înțelegerea distribuției materiei întunecate în galaxiile pe care le orbitează.

Cu toate acestea, un alt tip de grup stelar atrage din ce în ce mai mult atenția astronomilor: fluxurile de maree – lungi râuri de stele care se întind pe cer. Identificarea acestor fluxuri a fost dificilă în trecut, dar odată cu lansarea misiunii spațiale Gaia, care cartografiază Calea Lactee cu o precizie tridimensională remarcabilă, au fost descoperite din ce în ce mai multe dintre aceste fluxuri.^[sursa]

Un roi de găuri negre se deplasează prin Calea Lactee

„Nu știm cu exactitate cum se formează aceste fluxuri, dar una dintre teorii sugerează că ele ar putea fi roiuri stelare dezorganizate.”, a explicat în anul 2021 astrofizicianul Mark Gieles de la Universitatea din Barcelona, în momentul anunțării acestei descoperiri.

Roiul stelar în cauză este Palomar 5 „Cu toate acestea, niciunul dintre fluxurile descoperite recent nu este asociat cu un roi stelar, așadar nu putem fi siguri de acest mecanism. Pentru a înțelege mai bine formarea acestor fluxuri, este necesar să studiem un flux care are un sistem stelar asociat. Palomar 5 este un caz unic, ceea ce îl face o adevărată «piatră Rosetta» pentru descifrarea formării fluxurilor, motiv pentru care l-am studiat în detaliu.”

Palomar 5 este unic prin combinația sa de stele cu distribuție largă și un flux de maree extins, care acoperă peste 20 de grade pe cer. Astfel, Gieles și echipa sa s-au concentrat asupra acestuia, conform unui articol publicat de ScienceAlert.^[sursa]

Echipa de cercetare a folosit simulări N-corp detaliate pentru a recrea orbitele și evoluția fiecărei stele, în încercarea de a înțelege cum a ajuns roiul la structura pe care o vedem astăzi.

Având în vedere că descoperiri recente sugerează existența unor populații de găuri negre în regiunile centrale ale roiurilor globulare și că interacțiunile gravitaționale cu găurile negre pot ejecta stelele din roi, cercetătorii au inclus găuri negre în simulările lor.

Rezultatele simulărilor au indicat că o populație de găuri negre cu masă stelară din Palomar 5 ar fi putut genera structura observată astăzi. Interacțiunile gravitaționale au scos stelele din roi și le-au aruncat în fluxul de maree, însă doar în prezența unui număr semnificativ mai mare de găuri negre decât cel anticipat.

Palomar 5 se va dizolva complet

Stelele ar fi „evadat” din roi într-un ritm mai eficient decât găurile negre, ceea ce a dus la o proporție mai mare de găuri negre rămase în roi.

„Numărul găurilor negre este de aproximativ trei ori mai mare decât ne-am aștepta pe baza numărului de stele din roi, ceea ce înseamnă că peste 20% din masa totală a roiului este compusă din găuri negre. Fiecare dintre aceste găuri negre are o masă de aproximativ 20 de ori mai mare decât masa Soarelui și s-au format în urma exploziilor de supernovă produse la sfârșitul vieții stelelor masive, când roiul era încă tânăr.”, a declarat Gieles.

Simulările echipei sugerează că, în aproximativ un miliard de ani, Palomar 5 se va dizolva complet. Cu puțin timp înainte de a se dizolva, roiul va fi compus aproape în întregime din găuri negre, care vor continua să orbiteze în jurul centrului galactic. Acest scenariu sugerează că Palomar 5 nu este unic în acest sens și că, probabil, și alte roiuri globulare vor avea aceeași soartă.

Aceasta confirmă, de asemenea, că roiurile globulare sunt locuri excelente pentru căutarea găurilor negre care ar putea să fuzioneze în cele din urmă, precum și pentru studierea găurilor negre de masă intermediară, o clasă rar întâlnită, cu mase între cele stelare și cele supermasive.