กระจุกดาวปุยปุยที่กระจายไปทั่วท้องฟ้าอาจมีความลับที่ซ่อนอยู่ในใจ: ฝูงดาวมวลมากกว่า 100 ดวง-
กระจุกดาวดังกล่าวมีชื่อว่า Palomar 5 ซึ่งเป็นกระแสดาวฤกษ์ที่ทอดยาวออกไป 30,000 ปีแสง และอยู่ห่างจากโลกประมาณ 80,000 ปีแสง
กระจุกดาวทรงกลมดังกล่าวมักถูกมองว่าเป็น "ฟอสซิล" ของเอกภพในยุคแรกเริ่ม พวกมันหนาแน่นและเป็นทรงกลมมาก โดยทั่วไปจะมีดาวอายุมากประมาณ 100,000 ถึง 1 ล้านดวง; บาง,เช่น NGC 6397มีอายุเกือบเท่ากับจักรวาลนั่นเอง
ในกระจุกดาวทรงกลม ดาวฤกษ์ทุกดวงก่อตัวพร้อมกันจากเมฆก๊าซกลุ่มเดียวกัน ทางช้างเผือกมีมากกว่า 150 แห่งที่รู้จักกระจุกทรงกลม- วัตถุเหล่านี้เป็นเครื่องมือที่ดีเยี่ยมในการศึกษาเช่นประวัติศาสตร์จักรวาลหรือเนื้อหาสสารมืดของกาแล็กซีที่พวกมันโคจรอยู่
แต่มีกลุ่มดาวอีกประเภทหนึ่งที่กำลังได้รับความสนใจมากขึ้น ได้แก่ กระแสน้ำขึ้นน้ำลง แม่น้ำของดวงดาวทอดยาวพาดผ่านท้องฟ้า
ก่อนหน้านี้สิ่งเหล่านี้ระบุได้ยาก แต่สำหรับหอดูดาวอวกาศ Gaiaข้อมูลที่มีการแมปทางช้างเผือกที่มีความแม่นยำสูงในรูปแบบสามมิติอีกมากมายกระแสเหล่านี้ ได้รับ นำมาสู่แสงสว่าง-
"เราไม่รู้ว่ากระแสน้ำเหล่านี้ก่อตัวอย่างไร แต่ความคิดหนึ่งก็คือว่ามันกระจัดกระจายกระจุกดาว" Mark Gieles นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยบาร์เซโลนาในสเปนอธิบายในปี 2021เมื่อนักวิจัยประกาศการค้นพบครั้งแรก
อย่างไรก็ตาม ไม่มีธารน้ำใดที่ค้นพบเมื่อเร็วๆ นี้ที่มีกระจุกดาวอยู่ด้วย ดังนั้นเราจึงไม่สามารถแน่ใจได้ ดังนั้น เพื่อทำความเข้าใจว่าธารน้ำเหล่านี้ก่อตัวได้อย่างไร เราต้องศึกษากระจุกดาวที่เกี่ยวข้องกับกระจุกดาว Palomar 5 คือ กรณีเดียวที่ทำให้เป็นหินโรเซตต้าเพื่อทำความเข้าใจการก่อตัวของลำธารและนั่นคือสาเหตุที่เราศึกษาอย่างละเอียด”
พาโลมาร์ 5 ดูมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวตรงที่มีทั้งการกระจายตัวของดาวฤกษ์ที่กว้างและหลวมมากและมีกระแสน้ำขึ้นน้ำลงเป็นแนวยาว ซึ่งทอดยาวไปมากกว่า 20 องศาของท้องฟ้า ดังนั้น Gieles และทีมของเขาจึงเดินทางกลับบ้านด้วย
ทีมงานใช้การจำลอง N-body โดยละเอียดเพื่อสร้างวงโคจรและวิวัฒนาการของดาวฤกษ์แต่ละดวงในกระจุกดาวขึ้นมาใหม่ เพื่อดูว่าดาวเหล่านั้นมาอยู่ในจุดที่พวกเขาอยู่ทุกวันนี้ได้อย่างไร
เนื่องจากหลักฐานล่าสุดชี้ให้เห็นว่าประชากรของหลุมดำอาจมีอยู่ในบริเวณใจกลางของกระจุกดาวทรงกลม และเนื่องจากอันตรกิริยาโน้มถ่วงกับหลุมดำเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วส่งดวงดาวที่ห่วงใยออกไปนักวิทยาศาสตร์ได้รวมหลุมดำไว้ในการจำลองด้วย
ผลการวิจัยพบว่าจำนวนหลุมดำมวลดาวฤกษ์ภายในพาโลมาร์ 5 อาจส่งผลให้เกิดโครงร่างที่เราเห็นในปัจจุบัน ปฏิสัมพันธ์ในวงโคจรน่าจะยิงดาวฤกษ์ออกจากกระจุกไปสู่กระแสน้ำขึ้นน้ำลง แต่จะมีเพียงหลุมดำจำนวนสูงกว่าที่คาดการณ์ไว้เท่านั้น
ดาวฤกษ์ที่หลบหนีกระจุกดาวได้อย่างมีประสิทธิภาพและพร้อมกว่าหลุมดำจะทำให้สัดส่วนของหลุมดำเปลี่ยนแปลงไป ทำให้มันเพิ่มขึ้นเล็กน้อย
จำนวนหลุมดำมากกว่าที่คาดไว้ประมาณสามเท่าจากจำนวนดาวฤกษ์ในกระจุกดาว และนั่นหมายความว่ามากกว่าร้อยละ 20 ของมวลกระจุกดาวทั้งหมดประกอบด้วยหลุมดำ"กีเลสกล่าวว่า-
“พวกมันแต่ละตัวมีมวลประมาณ 20 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ และพวกมันก่อตัวขึ้นจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวาในช่วงบั้นปลายชีวิตของดาวมวลมาก ในสมัยที่กระจุกยังอายุน้อยมาก”
ในเวลาประมาณหนึ่งพันล้านปี การจำลองของทีมแสดงให้เห็นว่า กระจุกดาวจะสลายไปโดยสิ้นเชิง ก่อนที่สิ่งนี้จะเกิดขึ้น สิ่งที่เหลืออยู่ในกระจุกดาวจะประกอบด้วยหลุมดำทั้งหมดซึ่งโคจรรอบใจกลางกาแลคซี สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่า Palomar 5 ไม่ได้มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว เพราะมันจะสลายไปเป็นกระแสดาวฤกษ์โดยสิ้นเชิง เช่นเดียวกับที่อื่นๆ ที่เราค้นพบ
นอกจากนี้ยังชี้ให้เห็นว่ากระจุกดาวทรงกลมอื่นๆ มีแนวโน้มที่จะมีชะตากรรมเดียวกันในที่สุด และเป็นการยืนยันว่ากระจุกดาวทรงกลมอาจเป็นสถานที่ที่ดีเยี่ยมในการมองหาหลุมดำที่จะชนกันในที่สุด เช่นเดียวกับระดับที่เข้าใจยากของหลุมดำมิดเดิ้ลเวทระหว่างรุ่นไลท์เวทมวลดาวฤกษ์และรุ่นเฮฟวี่เวทมวลมหาศาล
“เชื่อกันว่าเศษส่วนจำนวนมากของไบนารี่รวมตัวกันเป็นกระจุกดาว"นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ฟาบิโอ อันโตนีนี กล่าวของมหาวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์ในสหราชอาณาจักร
สิ่งที่ไม่ทราบใหญ่ในสถานการณ์นี้คือจำนวนหลุมดำที่มีอยู่ในกระจุกดาว ซึ่งยากต่อการสังเกตเนื่องจากเราไม่สามารถมองเห็นหลุมดำ วิธีการของเราทำให้เราสามารถเรียนรู้ว่ามีหลุมดำจำนวนเท่าใดในกระจุกดาวโดย มองดูดวงดาวที่มันพุ่งออกมา”
งานวิจัยที่ได้รับการตีพิมพ์ในดาราศาสตร์ธรรมชาติ-
บทความนี้ฉบับก่อนหน้าเผยแพร่ในเดือนกรกฎาคม 2021
