Астрофизики установили, что в недрах шарового скопления Palomar 5, входящего в состав Млечного Пути, может скрываться свыше сотни чёрных дыр звёздной массы. Согласно расчётам, именно их гравитационное влияние сформировало специфическую морфологию объекта: аномально разреженное центральное ядро и колоссальный звёздный шлейф, простирающийся на десятки тысяч световых лет.
Palomar 5 удалён от нашей планеты примерно на 80 000 световых лет, а длина его звёздного потока достигает 30 000 световых лет. Объект относится к категории шаровых скоплений — компактных сферических систем из древних звёзд, которые считаются своеобразными «реликтами» ранней Вселенной. Как правило, в таких объединениях насчитывается от ста тысяч до миллиона светил, сформировавшихся практически одновременно из единого газового облака.
В пределах Млечного Пути идентифицировано более 150 шаровых скоплений; они служат важнейшим инструментом для изучения эволюционных процессов в галактиках и распределения тёмной материи. Однако в последние годы научное сообщество проявляет всё больший интерес к звёздным потокам — вытянутым структурам, возникающим в результате приливного разрушения скоплений под воздействием гравитации Галактики.
Ранее обнаружение подобных структур было затруднено, но прецизионные данные космической обсерватории Gaia позволили реконструировать детальную трёхмерную карту Млечного Пути. Это привело к открытию десятков новых потоков. Как отмечал в 2021 году Марк Гилес из Барселонского университета, большинство таких шлейфов не имеют видимой связи с сохранившимися скоплениями, что делает Palomar 5 уникальным полигоном для исследования их генезиса.
Palomar 5 выделяется сочетанием крайне диффузной концентрации звёзд и массивного приливного потока, охватывающего на небесном своде сектор более 20°. Чтобы восстановить историю формирования этой структуры, группа под руководством Гилеса провела комплексное компьютерное моделирование. Исследователи проследили эволюцию орбит отдельных светил, используя N-body-симуляции — математические расчёты, учитывающие взаимное притяжение множества объектов.
В часть моделей были интегрированы чёрные дыры, поскольку ранее появились указания на их возможную концентрацию в центрах шаровых скоплений. Результаты показали, что только при наличии обширной популяции чёрных дыр можно воспроизвести современное состояние Palomar 5. Их мощная гравитация буквально вытесняла звёзды из скопления в поток, причём обычные светила покидали систему значительно быстрее, чем сами массивные объекты.
Вследствие этого процесса удельный вес чёрных дыр в системе неуклонно рос. По словам Гилеса, их фактическое число оказалось примерно в три раза выше теоретических ожиданий: более 20% всей массы скопления приходится именно на чёрные дыры. Каждая из них обладает массой около 20 солнечных; они возникли в результате взрывов сверхновых в первые сотни миллионов лет существования системы.
Исследование также прогнозирует, что примерно через миллиард лет Palomar 5 окончательно прекратит своё существование как единое целое. Перед финальным распадом он будет представлять собой рой, состоящий почти исключительно из чёрных дыр, дрейфующих вокруг галактического центра. Подобная трансформация может быть типичной и для других шаровых скоплений. Кроме того, такие объекты могут служить «инкубаторами» для двойных систем чёрных дыр, слияние которых генерирует гравитационные волны. Как подчеркнул астрофизик Фабио Антонини из Кардиффского университета, данный метод позволяет дистанционно оценивать количество скрытых чёрных дыр по характеру «изгнания» звёзд во внешнее пространство.
Источник: iXBT
