Palomar 5 is een unieke sterrenhoop. Dit komt in de eerste plaats omdat het een van de “meer subtiele” clusters in de halo van ons melkwegstelsel is, waarbij de gemiddelde afstand tussen de sterren enkele lichtjaren bedraagt, vergeleken met de afstand van de zon tot de dichtstbijzijnde ster. Ten tweede is er een stellaire stroom aan verbonden die zich meer dan 20 graden door de lucht uitstrekt. In een onderzoekspaper gepubliceerd op 5 juli 2021, in natuurlijke astronomie, heeft een internationaal team van astronomen en astrofysici onder leiding van de Universiteit van Barcelona aangetoond dat beide onderscheidende kenmerken van Palomar 5 waarschijnlijk het resultaat zijn van een enorme populatie zwarte gaten met meer dan 100 zwarte gaten in het midden van de cluster.
Het aantal zwarte gaten is bijna drie keer groter dan het aantal sterren in de cluster, wat betekent dat meer dan 20% van de totale massa van de cluster uit zwarte gaten bestaat. Elk heeft een massa van ongeveer 20 keer de massa van de zon en werd gevormd in supernova-explosies aan het einde van het leven van massieve sterren, toen de massa nog erg klein was, zegt professor Mark Gillis van het Instituut voor Kosmologie van de Universiteit van Barcelona ( ICCUB) en hoofdauteur van het artikel.
Hierboven zie je de hele hemel in galactische coördinaten. Het aantal sterren is hoger in de helderste gebieden. Het grootste deel van de afbeelding, waar het vlak van de Melkweg zichtbaar is (b = 0°), is gemaakt met behulp van Gaia eDR3-gegevens. De kleine patch in het midden bovenaan toont een regio waar diepere DESI Degenerative Imaging Survey (DECaLS)-gegevens beschikbaar zijn, waardoor de Palomar 5 en zijn getijdenstaarten kunnen worden gezien. Credit: M. Gieles et al./Gaia eDR3/DESI DECaLS
Getijdestromen zijn stromen van sterren die worden uitgestoten uit sterrenhopen of dwergstelsels. In de halo van de Melkweg zijn de afgelopen jaren bijna dertig dunne stroompjes waargenomen. “We weten niet hoe deze stromen ontstaan, maar een idee is dat het gescheurde sterrenhopen zijn. Aan geen van de recent ontdekte stromen is echter een sterrenhoop verbonden, dus we kunnen het niet zeker weten. Dus, om te begrijpen hoe deze stromen zich vormen, hebben we nodig om er een te bestuderen met een geassocieerd sterrenstelsel. Palomar 5 is het enige geval, waardoor het een Rosetta-steen is voor het begrijpen van stroomvorming en daarom hebben we het in detail bestudeerd “, legt Gieles uit.
De auteurs simuleren de banen en evolutie van elke ster van clustervorming tot zijn uiteindelijke verval. Ze varieerden de initiële kenmerken van de groep totdat een goede match werd gevonden met de huidige en groepsobservaties. Het team ontdekte dat Palomar 5 gevormd werd met een laag zwart gat, maar de sterren ontsnapten efficiënter uit zwarte gaten, zodat de zwarte gatfractie geleidelijk toenam. Zwarte gaten bliezen massa dynamisch in hun gravitationele katapultinteracties met sterren, wat resulteerde in meer ontsnappende sterren en stroomvorming. Voordat het volledig smelt – ongeveer een miljard jaar vanaf nu – zal het cluster volledig uit zwarte gaten bestaan.
ICCUB-onderzoeker Mark Gillis. Krediet: ICCUB
Gieles merkt op dat in dit artikel “we hebben aangetoond dat de aanwezigheid van een groot aantal zwarte gaten gemeenschappelijk kan zijn voor alle groepen die stromingen vormden.” Dit is belangrijk voor ons begrip van de vorming van bolhopen, de initiële massa’s van sterren en de evolutie van massieve sterren. Dit werk heeft ook belangrijke implicaties voor zwaartekrachtsgolven.
Simulaties tonen de vorming van getijstromen voor Palomar Group 5 en de verdeling van zwarte gaten. Sterren worden weergegeven in geel en zwarte gaten in zwart.
Palomar 5 is een bolvormige sterrenhoop ontdekt door Walter Bade in 1950. Hij bevindt zich in het sterrenbeeld Serpens op een afstand van ongeveer 65.000 lichtjaar en is een van de ongeveer 150 bolvormige sterrenhopen die rond de Melkweg draaien. Het is meer dan 10 miljard jaar oud, net als de meeste andere bolvormige sterrenhopen, wat betekent dat het gevormd is in de vroege stadia van galactische vorming. Het is ongeveer 10 keer minder zwaar en 5 keer meer uitgebreid dan een typische bolvormige massa en in de laatste fasen van ontbinding.
Referentie: “Massieve cluster van stellaire zwarte gaten in bolvormige Palomar 5” door Mark Gillis, Dennis Ercal, Fabio Antonini, Eduardo Balbinot en Jorge Benarubia, 5 juli 2021, natuurlijke astronomie.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01392-2
“Reisliefhebber. Onruststoker. Popcultuurfanaat. Kan niet typen met bokshandschoenen aan.”