Los astrónomos han descubierto una gran cantidad de agujeros negros en un cúmulo de estrellas «delgado» en nuestra galaxia.

Palomar 5 es un cúmulo de estrellas único. Esto se debe, en primer lugar, a que es uno de los cúmulos «más sutiles» del halo de nuestra galaxia, con una distancia media entre las estrellas de unos pocos años luz, en comparación con la distancia del Sol a la estrella más cercana. En segundo lugar, tiene una corriente estelar asociada que se extiende más de 20 grados a través del cielo. En un artículo de investigación publicado el 5 de julio de 2021, en astronomía natural, un equipo internacional de astrónomos y astrofísicos dirigido por la Universidad de Barcelona ha demostrado que ambas características distintivas de Palomar 5 son probablemente el resultado de una población masiva de agujeros negros con más de 100 agujeros negros en el centro del cúmulo.

El número de agujeros negros es aproximadamente tres veces mayor de lo que cabría esperar que el número de estrellas en un cúmulo, lo que significa que más del 20% de la masa total del cúmulo está formado por agujeros negros. Cada uno tiene una masa aproximadamente 20 veces la masa del Sol, y se formó en explosiones de supernova al final de la vida de las estrellas masivas, cuando la masa aún era muy pequeña, dice el profesor Mark Gillis, del Instituto de Cosmología de la Universidad de Barcelona ( ICCUB) y autor principal del artículo.

Arriba está la vista de todo el cielo en coordenadas galácticas. El número de estrellas es mayor en las regiones más brillantes. La mayor parte de la imagen, donde el plano de la Vía Láctea es visible (b = 0 °), se produce utilizando datos de Gaia eDR3. El pequeño parche en la parte superior central muestra una región donde se encuentran disponibles datos más profundos de la Encuesta de Imágenes Degenerativas DESI (DECaLS), lo que permite ver el Palomar 5 y sus colas de marea. Crédito: M. Gieles et al./Gaia eDR3 / DESI DECaLS

Las corrientes de marea son corrientes de estrellas expulsadas de cúmulos estelares o galaxias enanas. En los últimos años, se han detectado casi treinta corrientes delgadas en el halo de la Vía Láctea. «No sabemos cómo se forman estas corrientes, pero una idea es que son cúmulos estelares rotos. Sin embargo, ninguna de las corrientes descubiertas recientemente tiene un cúmulo estelar asociado a ellas, así que no podemos estar seguros. Entonces, para entender cómo se forman estos arroyos, necesitamos estudiar uno con un sistema estelar asociado, Palomar 5 es el único caso, lo que la convierte en una piedra de Rosetta para comprender la formación de arroyos y por eso la estudiamos en detalle ”, explica Gieles.

Los autores simulan las órbitas y la evolución de cada estrella desde la formación del cúmulo hasta su desintegración final. Variaron las características iniciales del grupo hasta encontrar una buena correspondencia con las observaciones actuales y del grupo. El equipo descubrió que Palomar 5 se formó con una fracción de agujero negro reducida, pero las estrellas escaparon de forma más eficiente de los agujeros negros, por lo que la fracción de agujero negro aumentó gradualmente. Los agujeros negros soplaron masa dinámicamente en sus interacciones de honda gravitacional con las estrellas, lo que resultó en más estrellas que escapan y formación de corrientes. Antes de que se derrita por completo, aproximadamente dentro de mil millones de años, el cúmulo estará compuesto en su totalidad por agujeros negros.

El investigador del ICCUB Mark Gillis. Crédito: ICCUB

Gieles señala que en este artículo «mostramos que la presencia de un gran número de agujeros negros puede ser común a todos los grupos que formaron corrientes». Esto es importante para nuestra comprensión de la formación de cúmulos globulares, las masas iniciales de las estrellas y la evolución de las estrellas masivas. Este trabajo también tiene importantes implicaciones para las ondas gravitacionales.

Las simulaciones muestran la formación de corrientes de marea para Palomar Group 5 y la distribución de los agujeros negros. Las estrellas se muestran en amarillo y los agujeros negros en negro.

Palomar 5 es un cúmulo globular descubierto por Walter Bade en 1950. Está situado en la constelación de Serpens a una distancia de unos 65.000 años luz y es uno de los 150 cúmulos globulares que orbitan la Vía Láctea. Tiene más de 10 mil millones de años, como la mayoría de los otros cúmulos globulares, lo que significa que se formó en las primeras etapas de la formación galáctica. Es aproximadamente 10 veces menos masivo y 5 veces más extendido que una masa esférica típica y en las etapas finales de disolución.

Referencia: “Cúmulo masivo de agujeros negros de masa estelar en Palomar 5 globular” por Mark Gillis, Dennis Ercal, Fabio Antonini, Eduardo Balbinot y Jorge Benarubia, 5 de julio de 2021, astronomía natural.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01392-2