Pūkuotas žvaigždžių spiečius, išsibarsčiusios po dangų, savo šerdyje gali slėpti paslaptį – daugiau kaip 100 žvaigždinės masės juodųjų skylių spiečių.
Šis žvaigždžių spiečius vadinamas Palomar 5. Tai žvaigždžių srovė, nusidriekianti maždaug per 30 000 šviesmečių ir esanti apie 80 000 šviesmečių nuo mūsų.
Tokie sferiniai žvaigždžių spiečiai dažnai vadinami ankstyvosios Visatos „fosilijomis“. Jie yra labai tankūs ir beveik sferinės formos, paprastai juose būna nuo maždaug 100 000 iki 1 milijono labai senų žvaigždžių; kai kurie jų yra beveik tokio pat amžiaus kaip ir pati Visata.
Bet kuriame sferiniame spiečiuje visos žvaigždės susiformavo beveik tuo pačiu metu iš vieno ir to paties dujų debesies. Paukščių Take žinoma daugiau kaip 150 tokių spiečių. Jie yra puikūs įrankiai tiriant, pavyzdžiui, Visatos raidą ar aplinkines galaktikas gaubiančios tamsiosios materijos kiekį.
Pastaruoju metu vis daugiau dėmesio sulaukia ir kitas žvaigždžių telkinių tipas – potvyninės žvaigždžių srovės, ilgos žvaigždžių „upės“, besidriekiantys per dangų.
Anksčiau tokias sroves buvo sunku aptikti, tačiau Europos kosmoso agentūros kosminio teleskopo „Gaia“ surinkti labai tikslūs trimačiai Paukščių Tako duomenys leido identifikuoti vis daugiau tokių struktūrų.
Žemiau – vaizdo įrašo santrauka apie atradimą:
„Mes tiksliai nežinome, kaip susiformuoja šios srovės, tačiau viena iš idėjų teigia, kad tai – suardyti žvaigždžių spiečiai“, – aiškino astrofizikas Markas Gielesas iš Barselonos universiteto Ispanijoje, kai 2021 m. tyrėjai pirmą kartą paskelbė apie šį objektą.
„Tačiau nė viena iš neseniai atrastų srovių neturi su jomis susieto žvaigždžių spiečiaus, todėl negalime būti tikri. Norėdami suprasti, kaip formuojasi tokios srovės, turime ištirti bent vieną, kuri vis dar turi susijusią žvaigždžių sistemą. Palomar 5 – vienintelis toks atvejis, todėl jis tampa tarsi Rozetos akmeniu, padedančiu suprasti srovių formavimąsi. Dėl to ir nusprendėme jį išsamiai išanalizuoti.“
Paukščių Tako plokštumos žemėlapis, sudarytas naudojant „Gaia“ katalogo (eDR3) duomenis. Viršuje matomas regionas, kuriame stebimas Palomar 5 žvaigždžių spiečius ir jo potvyninės „uodegos“.
Palomar 5 išsiskiria tuo, kad turi ir labai plačiai, gana retai pasiskirsčiusias žvaigždes, ir ilgą potvyninę srovę, apimančią daugiau nei 20 dangaus laipsnių. Būtent dėl šio unikalumo Gielesas su kolegomis ir pasirinko būtent jį detaliai tirti.
Tyrėjų komanda pasitelkė detalius N-kūnų (angl. N-body) modeliavimus, atkuriančius kiekvienos spiečiaus žvaigždės orbitą ir evoliuciją, kad išsiaiškintų, kaip žvaigždės galėjo atsidurti dabar stebimose padėtyse.
Nauji duomenys rodė, kad sferinių spiečių centruose gali egzistuoti gausios juodųjų skylių populiacijos, o gravitaciniai sąveikiai su jomis gali „išsviedinėti“ žvaigždes iš spiečiaus dideliais greičiais. Todėl mokslininkai dalyje savo modeliavimų įtraukė ir juodąsias skyles.
Modeliavimų rezultatai parodė, kad žvaigždinės masės juodųjų skylių populiacija Palomar 5 viduje galėjo lemti dabartinę spiečiaus ir srovės konfigūraciją. Orbitiškai sąveikaudamos, juodosios skylės „sviestu“ žvaigždes iš spiečiaus į potvyninę srovę. Tačiau tai įmanoma tik tuo atveju, jei juodųjų skylių čia yra gerokai daugiau, nei manyta iš pradžių.
Žvaigždės iš spiečiaus pabėga veiksmingiau ir dažniau nei juodosios skylės, todėl laikui bėgant spiečiaus sudėtyje santykinai daugėja juodųjų skylių.
„Juodųjų skylių skaičius yra maždaug tris kartus didesnis, nei tikėtasi, atsižvelgiant į spiečiaus žvaigždžių skaičių. Tai reiškia, kad daugiau nei 20 procentų visos spiečiaus masės sudaro juodosios skylės“, – aiškina Gielesas.
„Kiekviena jų yra maždaug 20 kartų masyvesnė už Saulę ir susiformavo supernovų sprogimų metu, kai masyvios žvaigždės baigė savo gyvenimą jauname spiečiuje.“
Modeliai rodo, kad maždaug po milijardo metų Palomar 5 spiečius visiškai iširs. Likus nedaug laiko iki to, spiečiaus „branduolį“ sudarys beveik vien juodosios skylės, skriejančios aplink galaktikos centrą. Tai leidžia manyti, kad Palomar 5 nėra unikalus – jis tiesiog atstovauja sferiniams spiečiams vėlyvojoje jų evoliucijos stadijoje, kai jie pamažu virsta vien žvaigždžių srovėmis.
Toks scenarijus rodo, kad ir kiti sferiniai žvaigždžių spiečiai, tikėtina, ilgainiui patirs panašią lemtį. Jis taip pat patvirtina, kad tokie spiečiai gali būti puiki vieta ieškoti juodųjų skylių porų, kurios vieną dieną gali susijungti, bei vadinamųjų tarpinės masės juodųjų skylių – esančių tarp „lengvųjų“ žvaigždinės masės ir milžiniškų supermasyvių juodųjų skylių.
„Manoma, kad didelė dalis dvinarų juodųjų skylių susiliejimų įvyksta būtent žvaigždžių spiečiuose“, – aiškina astrofizikas Fabio Antonini iš Kardifo universiteto Jungtinėje Karalystėje.
„Didžiausia nežinomybė šiame scenarijuje – kiek juodųjų skylių iš viso yra spiečiuose. Tai sunku nustatyti stebėjimais, nes pačių juodųjų skylių nematome. Mūsų metodas leidžia įvertinti juodųjų skylių skaičių žvaigždžių spiečiuje analizuojant žvaigždes, kurias juodosios skylės išmeta lauk.“
