กลุ่มดาวฤกษ์หนาแน่นที่ห่างออกไปไม่กี่พันปีแสงได้เก็บงำความประหลาดใจไว้ในแกนกลางของมัน แทนที่จะเป็นชิ้นที่ค่อนข้างหนานักดาราศาสตร์พบว่ากระจุกดาวทรงกลม NGC 6397 ล้อมรอบกระจุกดาวฤกษ์ที่มีขนาดเล็กกว่า
สิ่งนี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้เราเข้าใจการก่อตัวของขนาดที่ใหญ่ขึ้นเท่านั้นแสดงให้เห็นว่ากระจุกดาวทรงกลมอาจเป็นที่สนใจอย่างมากดาราศาสตร์ในขณะที่หลุมดำเข้าใกล้กันมากขึ้นจนเกิดการชนกันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
กระจุกดาวทรงกลมมักถูกมองว่าเป็น "ฟอสซิล" ของจักรวาลยุคแรกเริ่ม พวกมันเป็นกระจุกดาวทรงกลมหนาแน่นมากซึ่งมีดาวอายุมากประมาณ 100,000 ถึง 1 ล้านดวง บางดวงเหมือนกับ NGC 6397 มีอายุเกือบเท่ากับจักรวาล ในกระจุกดาวทรงกลม ดาวฤกษ์ทุกดวงก่อตัวพร้อมกันจากเมฆก๊าซกลุ่มเดียวกัน ทางช้างเผือกก็มีอยู่รอบๆกระจุกดาวทรงกลมที่รู้จัก 150 กระจุกดาว-
วัตถุเหล่านี้เป็นเครื่องมือที่ดีเยี่ยมในการศึกษาเช่นประวัติศาสตร์จักรวาลหรือเนื้อหาสสารมืดของกาแล็กซีที่พวกมันโคจรอยู่ อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็วๆ นี้ นักดาราศาสตร์ได้มองพวกมันอย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้นว่าเป็นบ้านที่เป็นไปได้ของวัตถุประเภทหนึ่งที่เข้าใจยาก นั่นคือหลุมดำมวลปานกลาง
ตามชื่อ หลุมดำมวลมิดเดิ้ลเวทเหล่านี้ตั้งอยู่ระหว่างหลุมดำมวลดาวฤกษ์และหลุมดำมวลมหาศาล ซึ่งหลุมดำหลังนี้มักพบที่ใจกลางกาแลคซี
แม้ว่าขอบเขตระหว่างหลุมดำมวลกลางและหลุมดำมวลยิ่งยวดนั้นยังไม่มีการระบุอย่างชัดเจนนัก แต่โดยทั่วไปแล้วหลุมดำมวลกลางนั้นถือว่ามีขนาดใหญ่กว่าดาวฤกษ์ที่ยุบตัวทั่วไป (มากถึงหนึ่งร้อยเท่ามวลดวงอาทิตย์) แต่ก็ไม่มีมวลมหาศาล (ระหว่าง มีมวลมากกว่าหลุมดำดาวฤกษ์ทั่วไปถึงพันล้านเท่า)
อย่างไรก็ตาม หลักฐานที่แน่ชัดของการมีอยู่ของหลุมดำมวลปานกลางนั้นยังหายากและไม่สามารถสรุปได้เป็นส่วนใหญ่แนะนำทฤษฎีและแบบจำลองซึ่งสามารถพบได้ในกระจุกดาวทรงกลม ซึ่งเป็นแกนกลางโน้มถ่วงที่ดวงดาวต่างๆ รวมตัวกัน เหมือนกับกาแลคซีขนาดใหญ่ที่อยู่รอบๆ หลุมดำมวลมหาศาล
คุณสมบัติของ NGC 6397 ซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 7,800 ปีแสง บ่งชี้ว่าอาจมีหนึ่งในมวลมิดเดิลเวทอยู่ที่ใจกลางของมัน
เนื่องจากเราไม่สามารถมองเห็นหลุมดำได้ (เนื่องจากพวกมันไม่ปล่อยรังสีที่ตรวจพบได้) นักดาราศาสตร์จึงพิจารณาวงโคจรของดาวฤกษ์ในกระจุกดาวอย่างใกล้ชิดขึ้น โดยพิจารณาจากข้อมูลของฮับเบิลเป็นเวลาหลายปี เพื่อดูว่าพวกมันระบุค่ามัธยฐาน- หลุมดำมวล
"เราพบหลักฐานที่ชัดเจนมากเกี่ยวกับมวลที่มองไม่เห็นในแกนกลางที่หนาแน่นของกระจุกดาวทรงกลม"นักดาราศาสตร์ เอดูอาร์โด วิทรัล กล่าวของสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งปารีสในประเทศฝรั่งเศส "แต่เราแปลกใจที่พบว่ามวลพิเศษนี้ไม่ใช่ 'แบบจุด' (ซึ่งคาดว่าจะเป็นหลุมดำขนาดใหญ่เพียงแห่งเดียว) แต่ขยายออกไปเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของขนาดของหลุมดำ กลุ่ม."
ซึ่งสอดคล้องกับประเภทของการลากที่เรียกว่าแรงเสียดทานแบบไดนามิกโดยที่วัตถุในกระจุกจะแลกเปลี่ยนโมเมนตัม โดยส่งวัตถุที่มีความหนาแน่นมากขึ้นและมีมวลมากขึ้นไปยังแกนกลาง และวัตถุที่มีมวลน้อยกว่าไปยังบริเวณรอบนอก
ดาวที่ตายแล้ว เช่น ดาวแคระขาว ดาวนิวตรอน และหลุมดำ มีความหนาแน่นมากกว่าดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลัก ดังนั้นพวกมันจึงเคลื่อนเข้าไปข้างใน และส่งดาวที่สว่างกว่าออกไป
"เราใช้ทฤษฎีวิวัฒนาการของดาวฤกษ์เพื่อสรุปว่ามวลส่วนเกินที่เราพบส่วนใหญ่อยู่ในรูปของหลุมดำ"แกรี มามอน นักดาราศาสตร์กล่าวของสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งปารีส
นอกจากนี้ยังสอดคล้องกับรายงานล่าสุดสองฉบับซึ่งพบว่าแทนที่จะเป็นหลุมดำมวลปานกลาง, ประชากรของหลุมดำมวลดาวฤกษ์สามารถอาศัยอยู่บริเวณใจกลางกระจุกดาวทรงกลมได้ ขณะนี้การค้นพบเหล่านั้นได้รับการตรวจสอบแล้ว
“การศึกษาของเราเป็นการศึกษาครั้งแรกที่ให้ทั้งมวลและขอบเขตของสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นกลุ่มหลุมดำส่วนใหญ่ในใจกลางกระจุกดาวทรงกลมที่แกนกลางยุบตัว”วิตรัลกล่าวว่า-
นี่เป็นข้อมูลที่เป็นประโยชน์ทั้งในการศึกษาหลุมดำมวลดาวฤกษ์และการตามล่าหาหลุมดำมวลปานกลาง ขณะนี้เรามีหลักฐานเชิงสังเกตการณ์ว่าสิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้ นักดาราศาสตร์สามารถปรับแต่งการค้นหาของตนเพื่อแยกแยะกระจุกดาวทรงกลมที่มีพฤติกรรมในลักษณะเดียวกันได้
ยังมีความหมายต่อการวิจัยหลุมดำอื่นๆ อีกด้วย
เนื่องจากวัตถุจะยังคงจมลงสู่ใจกลางกระจุก ทีมงานเชื่อว่าในที่สุดแล้ว วัตถุเหล่านั้นจะเริ่มหมุนวนเข้าหากันและรวมเข้าด้วยกัน ในที่สุด - เวลาที่ยาวนานมากต่อจากนี้ - อาจส่งผลให้เกิดหลุมดำมวลปานกลาง
กระบวนการที่กำลังดำเนินอยู่นี้ชี้ให้เห็นว่าแกนกลางของกระจุกดาวดังกล่าวอาจมีความสำคัญมากต่อดาราศาสตร์คลื่นความโน้มถ่วง เนื่องจากพวกมันอัดแน่นกันมาก กระบวนการต่างๆ จึงควรเร่งเร็วขึ้น ซึ่งหมายความว่าเราสามารถมองไปที่บริเวณเหล่านี้เพื่อศึกษาเงื่อนไขก่อนการควบรวม และพยายามเตรียมเหตุการณ์คลื่นความโน้มถ่วงที่จะเกิดขึ้นล่วงหน้าเมื่อหลุมดำมารวมกัน
งานวิจัยที่ได้รับการตีพิมพ์ในดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์-
