gov-civil-vilareal.ptDenne stjerneklyngen blir sakte overtatt av sorte hull. Om en milliard år dreper de den.
>En fjern klynge av stjerner som kretser rundt galaksen vår har en mørk skjebne som venter på det : Det blir sakte overtatt av sorte hull, og om en milliard år, akkurat som det endelig løser seg opp i verdensrommet, vil det være fullstendig består av sorte hull.
Dette kan høres rart ut, men kan faktisk skje ganske ofte med slike klynger.
Objektet det gjelder kalles Palomar 5. Det er en kuleklynge, som vanligvis er tettpakket samlinger på hundretusener om ikke millioner av stjerner i en grovt ballformet samling et par dusin lysår på tvers.
Men Palomar 5 er merkelig. For det første er det veldig sparsomt, med bare rundt 1500 stjerner i det. For en annen er den uvanlig stor, godt over hundre lysår i størrelse. Det betyr at det er veldig lav tetthet, med stjerner med noen få lysår i gjennomsnitt. Det ligner på avstander mellom stjerner her ute i de galaktiske forstedene der solen er - men i en typisk kuleklynge er det tusenvis av stjerner i det samme rommet.
Et kart over Palomar 5 (den hvite klatten) og stjernens bekker, ved hjelp av data fra Sloan Digital Sky Survey. Kreditt: Max Planck Institut für Astronomie Heidelberg/SDSS
Palomar 5 er ute i den galaktiske glorie, 80 000 lysår fra oss, langt utenfor galaksens hovedkropp. Mange kuler kretser så langt ut, men de er ikke alene. De siste årene har astronomer funnet stjernestrømmer der ute: lange, tynne streamers av stjerner som alle beveger seg rundt galaksen langs samme bane. Det antas at disse dannes når stjerner fjernes fra kulehoper (eller små dverggalakser) av Melkeveiens tyngdekraft. Men ingen klynge har noen gang blitt sett innebygd i disse mer fjerne bekkene.
Bortsett fra Palomar 5*. Den har enorme stier av stjerner som leder og strekker seg bak den, som strekker seg over 20 ° på himmelen (den tilsynelatende størrelsen begge knyttnevene sammen i armlengdes lengde). Dette gjør det til en av nøklene for å forstå hva som skjer der ute.
assassin's creed opprinnelse sunn fornuft media
Kulehopen Palomar 5 (den svake samlingen av stjerner i midten) er en løs samling på rundt 1500 stjerner 80.000 lysår fra jorden. Kreditt: NASA/GSFC/Skyview/SDSS
For å prøve å forstå hvorfor Palomar 5 er så rart, et team av astronomer angrep det med fysikk . De brukte en datamodell som lar dem simulere hva som ville skje med en klynge over lang tid (fra dannelsen for 11-12 milliarder år siden til i dag og inn i fremtiden) ettersom stjernene i den samhandler gravitasjonelt, samt hvordan stjernene endrer seg over den tiden (det som kalles stjernevolusjon ; stjerner eldes og blir til røde kjemper eller eksploderer som supernovaer ).
Ved å bruke forskjellige modeller og forutsetninger (som antall stjerner klyngen starter med) kunne de få et par som passet godt til klyngens nåværende utseende, inkludert eksistensen av bekkene. Selv om klyngen starter med hundretusenvis av stjerner, mister den dem over tid for forskjellige effekter. For eksempel eksploderer massive stjerner og danner nøytronstjerner eller sorte hull. Noen ganger gir dette det gjenværende objektet et stort spark som helt kan kaste det ut fra klyngen. Stjerner kan også forlate klyngen hvis de samvirker gravitasjonelt med andre stjerner og/eller sorte hull.
Først, etter at klyngen dannes, øker antallet sorte hull etter hvert som massive stjerner eksploderer for å danne dem. Så, i løpet av de neste hundre millioner årene eller så antall sorte hull reduseres ettersom mange blir kastet ut fra kjernen fra gravitasjonsinteraksjoner (hvor stor effekt dette er, avhenger stort sett av hvor tettpakket klyngen er; jo tettere den er, jo flere interaksjoner er det).
Diagram over bane til Palomar 5 rundt Melkeveien, som viser stjernens bekker og posisjonen til solen. Kreditt: Max Planck Institut für Astronomie Heidelberg/SDSS Hubble Heritage -prosjekt (STScI/NASA)
Det de fant, er imidlertid at over lange perioder har de sorte hullene i kjernen en tendens til å hjelpe til med å løse ut stjernene i klyngen ganske effektivt. Det betyr at brøkdelen av sorte hull i klyngen sammenlignet med antallet stjerner totalt øker over tid. For å få klyngen til å se ut som den gjør nå, finner de ut at det må være mer enn 120 sorte hull i klyngen med et gjennomsnitt på ~ 17 ganger solens masse hver. Det representerer over 20% av hele klyngemassen, godt over dobbelt så mye som forventet for en normal klynge.
Derfor er klyngen oppblåst; stjernene i den får orbital energi når de samhandler med de sorte hullene; hver gang de svinger nær klyngekjernen (men ikke nær nok til de sorte hullene i seg selv for å bli revet fra hverandre) får de et spark som gjør banene deres større. Over tid puster klyngen opp og blir mindre tett. Det gjør det også lettere for Melkeveiens tyngdekraft å fjerne dem og danne stjernestrømmene.
parker og rekreasjon sunn fornuft media
Simulering av kulehopen Palomar 5 som viser sorte hull (svarte prikker) og stjerner (gul). Hovedpanelet viser en bred oversikt over klyngen. Øverst til venstre setter inn et nærbilde av kjernen, og øverst til høyre setter du inn et større syn på bane rundt Melkeveien. Over tid kastes både sorte hull og stjerner ut av klyngen, men stjerner går ut mer effektivt og etterlater de sorte hullene. Kreditt: Mark Gieles
De finner ut at mange av bekkene som ses i den galaktiske glorie er klynger i de siste stadiene av livet; oppløst i hjel av sorte hull. Spesielt for Palomar 5 finner de ut at sortehullsfraksjonen vil vokse til, omtrent en milliard år fra nå, er alle de normale stjernene borte og bare sorte hull gjenstår, men da vil klyngen også være i de siste stadiene av total oppløsning.
Problemet her er å observasjonelt bekrefte eller tilbakevise denne ideen. Klyngen er langt unna, og det er vanskelig å se selve sorte hullene. De spår at stjernene i klyngen vil ha en 50% større spredning i banehastigheter enn forventet, noe som kan måles. De forventer heller ikke å finne noen binære stjerner (to stjerner som kretser rundt hverandre) med en periode større enn omtrent seks måneder. Enhver binær med stjerner lengre fra hverandre enn det vil bli trukket fra hverandre av de sorte hullene, stjernene sendes flygende. Det er potensielt observerbart også.
Tettheten av stjerner i klyngen og tilstedeværelsen eller mangelen på stjernestrømmer er også observerbar, noe som gjør det mulig å finne flere klynger som Palomar 5.
så du tror du kan danse alder
Det var nylig et papir som forutsier mange sorte hull i kuleklyngen NGC 6397, men det ble nylig (og forsvarlig) tilbakevist av kuleeksperter som sa at klyngen ikke er oppblåst, og det er lite sannsynlig at den har sorte hull i den kl. alle . Palomar 5 er annerledes, siden den er oppblåst. Det kan være flere lignende der ute i glorie også.
For noen tiår siden ble det antatt at kuleklynger var omtrent like: Samme alder, samme type stjerner, samme baner og så videre. Vi vet bedre nå. De er varierte og forskjellige, og hver har en historie å fortelle. Palomar 5, merkelig som den er, kan ha en større og mer ikonisk historie enn de fleste.
* Noen bekker er sett med klynger i dem, men de er inne i hovedgalaksen eller i nærheten av den; i dette tilfellet snakker vi om titusenvis av lysår utenfor den.
