В центре звездного скопления обнаружили сразу сто черных дыр

Астрономы выяснили, что в шаровом скоплении Palomar 5, которое располагается в созвездии Змеи на расстоянии в 76 тыс. световых лет от Земли, находится около ста черных дыр. На  их долю приходится примерно 20% от массы этого объекта, пишут исследователи в научном журнале Nature Astronomy.

"Астрофизики давно предполагают, что большая часть слияний черных дыр происходит в шаровых звездных скоплениях, однако до недавнего времени ученые не знали, как много их может там быть. Благодаря нашей методике наблюдений подобную информацию можно получить и для других объектов", – рассказал один из авторов исследования, научный сотрудник Кардиффского университета  Фабио Антонини.

О слиянии черных дыр, которые по массе сравнимы со звездами, ученые узнают благодаря гравитационно-волновым детекторам. Некоторые факторы – например, частота подобных событий и необычно большая масса таких черных дыр – говорят о том, что эти объекты возникают внутри разных типов звездных скоплений.

В частности, некоторые астрономы считают, что слияния черных дыр должны происходить внутри молодых звездных скоплений, где возникает большое количество крупных двойных звезд, которые могут порождать подобные объекты. Нечто похожее также может происходить в тесных, но при этом древних шаровых скоплениях, где могут находиться сотни или даже тысячи одиночных черных дыр. 

Пока астрономы не могут понять, какая из этих теорий ближе к истине. Однако благодаря данным Антонини и его коллег, которые оценили количество и массу черных дыр в шаровом скоплении Palomar 5, ученые могут приблизиться к пониманию этого явления.

Этот объект находится в созвездии Змеи, на самых далеких окраинах Млечного Пути. От Земли его отделяет 76 тыс. световых лет. Palomar 5 предположительно распадается на части и порождает так называемые "звездные потоки" – тонкие ленты из материи и звезд, которые опоясывают нашу Галактику.

Антонини и его коллеги попытались воспроизвести процесс формирования "звездных потоков". На основе детальных снимков Palomar 5 они создали компьютерную модель скопления, которая повторяет 11,5 млрд лет его существования.

Эти расчеты показали, что современный облик Palomar 5, его массу и структуру связанных с ним "звездных потоков" можно объяснить только в том случае, если в его центре скрывается 100-120 черных дыр массой в 17-20 раз больше солнечной.

По словам исследователи, это означает, что "плотность населения" черных дыр в Palomar 5 примерно в три раза выше, чем в среднем для Млечного Пути. Подобные расхождения, в свою очередь, связаны с тем, что черные дыры постоянно выбрасывают звезды из шарового скопления, но сами покидают его крайне редко, что одновременно повышает "плотность населения" и ведет к формированию "звездных потоков".

В ближайшее время Антонини и его коллеги планируют провести аналогичные исследования и в других древних шаровых скоплениях. Ученые надеются, что благодаря этому можно будет оценить, насколько часто черные дыры сливаются в подобных объектах, и уточнить их роль в формировании гравитационных волн.