Palomar 5 è un ammasso stellare unico. In un articolo pubblicato oggi in Astronomia della natura , un team internazionale di astrofisici guidato dall'Università di Barcellona mostra che le caratteristiche distintive di Palomar 5 sono probabilmente il risultato di una popolazione di buchi neri sovradimensionati di oltre 100 di essi al centro dell'ammasso.

"Il numero di buchi neri è circa tre volte più grande del previsto dal numero di stelle nell'ammasso, e significa che più del 20% della massa totale dell'ammasso è costituito da buchi neri. Hanno ciascuno una massa di circa 20 volte la massa del Sole, e si sono formati in esplosioni di supernova alla fine della vita di stelle massicce, quando il grappolo era ancora molto giovane, "dice il professor Mark Gieles, dell'Istituto di Scienze del Cosmo dell'Università di Barcellona (ICCUB) e autore principale dell'articolo.

I flussi di marea sono flussi di stelle che sono stati espulsi da ammassi stellari distruttivi o galassie nane. Negli ultimi anni, quasi trenta sottili ruscelli sono stati scoperti nell'alone della Via Lattea. "Non sappiamo come si formano questi flussi, ma un'idea è che siano ammassi stellari interrotti. Però, nessuno dei flussi scoperti di recente ha un ammasso stellare associato, quindi non possiamo esserne sicuri. Così, per capire come si sono formati questi flussi, dobbiamo studiarne uno con un sistema stellare ad esso associato. Palomar 5 è l'unico caso, rendendolo una Stele di Rosetta per comprendere la formazione dei corsi d'acqua ed è per questo che l'abbiamo studiato in dettaglio, " spiega Giele.

Gli autori simulano le orbite e l'evoluzione di ogni stella dalla formazione dell'ammasso fino alla dissoluzione finale. Hanno variato le proprietà iniziali dell'ammasso fino a trovare una buona corrispondenza con le osservazioni del flusso e dell'ammasso. Il team scopre che Palomar 5 si è formato con una frazione di buco nero inferiore, ma le stelle sono fuggite in modo più efficiente dei buchi neri, tale che la frazione del buco nero è aumentata gradualmente. I buchi neri hanno gonfiato dinamicamente l'ammasso in interazioni gravitazionali a fionda con le stelle, che ha portato a ancora più stelle in fuga e alla formazione del flusso. Poco prima che si dissolva completamente, tra circa un miliardo di anni, l'ammasso sarà composto interamente da buchi neri. "Questo lavoro ci ha aiutato a capire che anche se il soffice ammasso Palomar 5 ha le code più luminose e più lunghe di qualsiasi ammasso della Via Lattea, non è unico. Anziché, crediamo che molti si siano gonfiati allo stesso modo, gli ammassi dominati dai buchi neri si sono già disintegrati nelle maree della Via Lattea per formare i sottili flussi stellari scoperti di recente, ", afferma il co-autore Dr. Denis Erkal presso l'Università del Surrey.

Giele dice, "Abbiamo dimostrato che la presenza di una grande popolazione di buchi neri potrebbe essere stata comune in tutti i cluster che hanno formato i flussi". Questo è importante per la nostra comprensione della formazione degli ammassi globulari, le masse iniziali delle stelle e l'evoluzione delle stelle massicce. Questo lavoro ha anche importanti implicazioni per le onde gravitazionali. "Si ritiene che una grande frazione delle fusioni binarie di buchi neri si formi negli ammassi stellari. Una grande incognita in questo scenario è quanti buchi neri ci sono negli ammassi, che è difficile da limitare osservativamente perché non possiamo vedere i buchi neri. Il nostro metodo ci dà un modo per imparare quanti BH ci sono in un ammasso stellare guardando le stelle che espellono.'", afferma il dott. Fabio Antonini dell'Università di Cardiff, un coautore del documento.

Palomar 5 è un ammasso globulare scoperto nel 1950 da Walter Baade. Si trova nella costellazione del Serpente ad una distanza di circa 80, 000 anni luce, ed è uno dei circa 150 ammassi globulari che orbitano intorno alla Via Lattea. È più vecchio di 10 miliardi di anni, come la maggior parte degli altri ammassi globulari, il che significa che si è formato nelle prime fasi della formazione delle galassie. È circa 10 volte meno massiccio e cinque volte più esteso di un tipico ammasso globulare e nelle fasi finali della dissoluzione.