Svarta Hål

Det här stjärnhopen övergår långsamt av svarta hål. Om en miljard år kommer de att döda den.

Ett avlägset stjärnkluster som kretsar kring vår galax har ett mörkt öde som väntar på det : Det tas långsamt över av svarta hål, och om en miljard år, precis som det äntligen löser sig upp i rymden, kommer det att bli helt består av svarta hål.

Detta kan låta konstigt, men kan faktiskt hända ganska ofta med sådana kluster.

Objektet i fråga kallas Palomar 5. Det är ett globulärt kluster, som vanligtvis är tätt packade samlingar på hundratusentals om inte miljoner stjärnor i en grovt bollformad samling ett par dussin ljusår över.



när kommer den nya säsongen av att gå döda ut

Men Palomar 5 är konstig. För det första är det väldigt gles, med bara cirka 1500 stjärnor i det. För en annan är den ovanligt stor, långt över hundra ljusår i storlek. Det betyder att det är mycket låg densitet, med stjärnor med några ljusår i genomsnitt. Det liknar avstånd mellan stjärnor här ute i de galaktiska förorterna där solen är - men i ett typiskt globulärt kluster finns det tusentals av stjärnor i samma utrymme.

Philip Plait Bad Astronomy Palomar 5 StreamsZooma in

En karta över Palomar 5 (den vita klumpen) och dess stjärnströmmar, med hjälp av data från Sloan Digital Sky Survey. Upphovsman: Max Planck Institut für Astronomie Heidelberg/SDSS

Palomar 5 är ute i den galaktiska glorian, 80 000 ljusår från oss, långt utanför galaxens huvudkropp. Många globulärer kretsar så långt ut, men de är inte ensamma. Under de senaste åren har astronomer funnit stjärnströmmar där ute: långa, tunna streamers av stjärnor som alla rör sig runt galaxen längs samma bana. Man tror att dessa bildas när stjärnor avlägsnas ur globulära kluster (eller små dvärggalaxer) av Vintergatans gravitation. Men inget kluster har någonsin setts inbäddat i dessa mer avlägsna strömmar.

Förutom Palomar 5*. Den har enorma spår av stjärnor som leder och släpar bakom sig och sträcker sig över 20 ° på himlen (den skenbara storleken båda nävarna tillsammans i armarnas längd). Detta gör det till en nyckel för att förstå vad som händer där ute.

Philip Plait Bad Astronomy Palomar 5 SkyviewZooma in

Kulhopen Palomar 5 (den svaga samlingen av stjärnor i mitten) är en lös samling på cirka 1 500 stjärnor 80 000 ljusår från jorden. Upphovsman: NASA/GSFC/Skyview/SDSS

För att försöka förstå varför Palomar 5 är så udda, ett team av astronomer attackerade det med fysik . De använde en datormodell som gör att de kan simulera vad som skulle hända med ett kluster över lång tid (från bildandet för 11-12 miljarder år sedan till idag och in i framtiden) när stjärnorna inuti det interagerar gravitationellt, liksom hur stjärnorna förändras under den tiden (vad kallas stjärnens utveckling ; stjärnor åldras och förvandlas till röda jättar eller exploderar som supernovor ).

det sista fartyget 2018 premiärdatum

Med hjälp av olika modeller och antaganden (som antalet stjärnor som klustret börjar med) kunde de få ett par som passade ganska bra till klusterets nuvarande utseende, inklusive strömmarnas existens. Även om klustret börjar med hundratusentals stjärnor förlorar det dem med tiden för olika effekter. Till exempel exploderar massiva stjärnor och bildar neutronstjärnor eller svarta hål. Ibland ger detta det återstående objektet en enorm kick som helt kan mata ut det från klustret. Stjärnor kan också lämna klustret om de gravitationsmässigt interagerar med andra stjärnor och/eller svarta hål.

Till en början, efter att klungan bildas, ökar antalet svarta hål när massiva stjärnor exploderar för att bilda dem. Sedan, under de närmaste hundra miljoner åren eller så, antalet svarta hål minskar eftersom många kastas ut från kärnan från gravitationella interaktioner (hur stor effekt detta beror mest på hur tätt packat klustret är; ju tätare det är desto fler interaktioner finns).

Philip Plait Bad Astronomy Palomar 5 OrbitZooma in

Diagram över omlopp för Palomar 5 runt Vintergatan, som visar dess stjärnströmmar och solens position. Upphovsman: Max Planck Institut für Astronomie Heidelberg/SDSS Hubble Heritage -projekt (STScI/NASA)

Vad de hittade är dock att de svarta hålen i kärnan under lång tid tenderar att hjälpa till att mata ut stjärnorna i klustret ganska effektivt. Det betyder att andelen svarta hål i klustret jämfört med antalet stjärnor totalt ökar med tiden. För att få klustret att se ut som det gör nu finner de att det måste finnas mer än 120 svarta hål i klustret med i genomsnitt ~ 17 gånger solens massa vardera. Det representerar över 20% av hela klustermassan, drygt dubbelt så mycket som förväntat för ett normalt kluster.

Det är därför klustret är svullet; stjärnorna i den får orbital energi när de interagerar med de svarta hålen; varje gång de svänger nära klusterkärnan (men inte tillräckligt nära själva svarta hålen för att rivas sönder) får de en spark som gör deras banor större. Med tiden blåser klustret upp och blir mindre tätt. Det gör det också lättare för Vintergatans gravitation att ta bort dem och bilda stjärnströmmarna.

Simulering av det globulära klustret Palomar 5 som visar svarta hål (svarta prickar) och stjärnor (gula). Huvudpanelen visar en bred vy över klustret. Den övre vänstra infogar en närbild av kärnan och den övre högra infogar en bredare bild av sin bana runt Vintergatan. Med tiden kastas både svarta hål och stjärnor ut från klustret, men stjärnor lämnar mer effektivt och lämnar de svarta hålen bakom sig. Upphovsman: Mark Gieles

De finner att många av strömmarna som ses i den galaktiska glorin är kluster i de sista skedena av deras liv; upplöst ihjäl av svarta hål. För Palomar 5 finner de specifikt att fraktionen av svarta hål kommer att växa tills ungefär en miljard år från nu är alla normala stjärnor borta och bara svarta hål återstår, men då kommer klustret också att vara i de sista stadierna av total upplösning.

Problemet här är att observationsmässigt bekräfta eller motbevisa denna idé. Klustret är långt borta och det är svårt att se själva svarta hålen. De förutspår att stjärnorna i klustret kommer att ha en 50% större spridning i omloppshastigheter än förväntat, vilket skulle kunna mätas. De förväntar sig inte heller att hitta några binära stjärnor (två stjärnor som kretsar runt varandra) med en period som är större än cirka sex månader. Varje binär med stjärnor som ligger längre ifrån varandra kommer att dras isär av de svarta hålen, stjärnorna skickas iväg. Det kan också observeras.

Tätheten av stjärnor i klustret och närvaron eller bristen på stjärnströmmar är också observerbara, vilket gör det möjligt att hitta fler kluster som Palomar 5.

Det fanns nyligen ett papper som förutspådde många svarta hål i det globulära klustret NGC 6397, men det motbevisades nyligen (och ljudligt) av globulära experter som sa att klustret inte är svullet och att det inte kommer att ha några svarta hål i det vid Allt . Palomar 5 är annorlunda eftersom den är pösig. Det kan finnas fler liknande där ute i gloria också.

För några decennier sedan ansågs globulära kluster vara i stort sett desamma: samma ålder, samma typ av stjärnor, samma slags banor och så vidare. Vi vet bättre nu. De är varierade och olika, och var och en har en historia att berätta. Palomar 5, konstig som den är, kan ha en större och mer ikonisk historia än de flesta.

league of extraordinära herrar 2

* Vissa strömmar syns med kluster i sig, men de är inne i huvudgalaxen eller nära den; i det här fallet pratar vi om tiotusentals ljusår utanför den.



^