خبر

  • تک بورد - خوشه ای مملو از سیاهچاله ها ممکن است ستاره ها را بیرون بریزد

    خوشه ای مملو از سیاهچاله ها ممکن است ستاره ها را بیرون بریزد
    18 روز و 10 ساعت قبل

    اگر محققان حق داشته باشند ، ممکن است خوشه های کروی مملو از سیاهچاله ها شود. اینها شامل جزئیات محلی ، مانند ستاره هایی است که از منطقه ای عبور کرده اند که ممکن است چیزی بتواند زمین را تشخیص دهد. و این شامل ساختارهای بسیار بزرگتری است ، مانند ردپای ستاره هایی که کهکشان های کوچکتر از خود به جای گذاشته اند و با ما ترکیب شده اند.

    اما یک ویژگی که ما کشف کرده ایم کمی گیج کننده بوده است: ردپای ستاره هایی که خیلی کوچک و نازک هستند و در اثر برخورد کهکشان به وجود نیامده اند. ده ها مورد وجود دارد که ما منبع آنها را شناسایی نکرده ایم. اندازه آنها نشان می دهد که آنها از یک خوشه کروی تشکیل شده اند ، اما هیچ مکانیزم آشکاری برای بیرون راندن ستاره ها با سرعت کافی برای تولید این نوع جریان وجود ندارد.

    اکنون ، یک تیم از محققان پیشنهاد کرده اند که مکانیسم کاملاً واضح: با گذشت زمان ، سیاهچاله هایی که تمام ستاره ها را بیرون می کشند ممکن است بر خوشه ها مسلط شوند.

    غیر شکننده

    خوشه های کروی گروههای متراکمی از ستارگان هستند که با هم به دور راه شیری می چرخند. آنها با توجه به جاذبه متقابل خود در ارتباط هستند. فعل و انفعالات پیچیده به طور حتم برخی از ستارگان را بیرون می کشد ، اما نه با سرعت قابل توجه ، که خوشه ها را بسیار طولانی می کند.

    محققان کار خود را با بررسی یک خوشه کروی غیرمعمول به نام Palomar آغاز کردند. 5- هم دمهای گسترده ستاره های گمشده دارد و هم جرم كل آن نسبتاً كم است و باعث می شود در مقایسه با خوشه های دیگری كه مطالعه كرده ایم پخش شود. تراکم کمتر باعث می شود Palomar 5 از دست دادن ستاره راحت تر باشد ، اما همچنین ممکن است به دلیل از دست دادن ستاره گذشته ایجاد شود و کمی مشکل تخم مرغ و مرغ ایجاد کند. بنابراین ، محققان تصمیم گرفتند مدل تکامل خوشه کروی را مدلسازی کنند و سعی کنند مدلی را پیدا کنند که بتواند چیزی شبیه به پالومار 5 تولید کند.

    محققان مدلی ایجاد کردند که از مجموعه ای از ستارگان استفاده می شود و فعل و انفعالات گرانشی آنها را با یکدیگر و کهکشان راه شیری در حالی که به دور مرکز کهکشان می چرخند. با کمک برخی از مجموعه های GPU و نرم افزار مناسب ، آنها توانستند این شبیه سازی ها را برای میلیاردها سال اجرا کنند. با تغییر پارامترها ، آنها می توانند دریابند که چه عواملی با خوشه هایی مرتبط هستند که در نهایت مانند پالومار 5 به نظر می رسند.

    تبلیغات

    مشخص شد که این ماده مخفی سیاهچاله ها است. هنگامی که سیاهچاله ها پس از تشکیل در خوشه باقی ماندند - به این معنی که ابرنواختر به اندازه کافی حرکت نمی کند تا بتواند آنها را در جاهای دیگر کهکشان پرواز دهد - آنها به تدریج نزدیک به 90 درصد از جرم خوشه را بیرون می کشند. این چگالی خوشه را تقریباً به سه مرتبه اندازه کاهش می دهد ، بخشی با تزریق ستاره و بخشی با سیاهچاله هایی که با گرم کردن آن گاز و سایر مواد را از بین می برند.

    در مدلی که مناسب ترین حالت Palomar 5 است. ، این خوشه تقریباً یک چهارم محتوای آن سیاهچاله ها بود که در کل 124 مورد از آنها وجود دارد. این سیاهچاله ها همچنین نسبت به زمان تشکیل (به طور متوسط ​​جرم حدود 17 برابر خورشید) بسیار عظیم تر بودند ، که نشان می دهد آنها به طور گسترده تغذیه کرده اند یا ادغام شده اند.

    آینده سیاه است

    محققان همچنین به اجرای مدلهایی که خوشه ای شبیه Palomar 5 ایجاد نکردند ، برای درک چگونگی تأثیر سیاهچاله ها بر تکامل خوشه های کروی مورد بررسی قرار گرفت. عامل کلیدی که تعیین می کند یک خوشه آینده غنی از سیاهچاله داشته باشد ، تراکم اولیه آن است. اگر خوشه ستاره به اندازه کافی متراکم باشد ، فعل و انفعالات گرانشی تمایل به بیرون کشیدن سیاهچاله ها دارند.

    اگر خوشه ای در این مسیر قدم بگذارد ، بیش از نیمی از ستاره خود را در طول سه میلیارد بیرون خواهد زد. دوره سال ، و این میزان کافی برای ایجاد ردپای ستارگان است که این تحقیق را آغاز کرده اند.

    در خوشه های با چگالی کم ، سیاهچاله ها در نزدیکی مرکز قرار دارند و در عوض ستاره ها بیرون می شوند. محققان می گویند ، تحت برخی شرایط ، یک خوشه می تواند تا حدی تکامل یابد که اساساً 100 درصد سیاهچاله باشد و تقریباً همه ستاره ها از آن بیرون زده شوند.

    ضعف بزرگ مدل این است که این کار را نمی کند برهم کنش ستارگان ، سیاهچاله ها و گاز موجود در خوشه را شامل می شود. آخرین مورد از این عوامل ، گاز می تواند باعث ایجاد اصطکاک شود که می تواند اجسام را کند کرده و از دفع آن جلوگیری کند ، اما از مدل خارج شد.

    از طرف مثبت ، می توان این موضوع را بر خلاف واقعیت بررسی کرد. این واقعیت که دمها بیشتر در مرحله انتهایی برخی از خوشه ها تولید می شوند ، نشان می دهد که فقط بخشی از خوشه های کروی در کهکشان راه شیری باید دارای آنها باشد - تقریباً چهار. و ردیابی حرکت ستارگان درون یک خوشه باید بتواند تأثیر گرانش سیاهچاله ها را تشخیص دهد ، به ما امکان می دهد تخمینی از تعداد آنها بدست آوریم. بنابراین ، این احتمال وجود دارد که این ایده قبل از داشتن پردازنده های گرافیکی به اندازه کافی قدرتمند برای اجرای شبیه سازی های مشابه که شامل گاز است ، مورد آزمایش قرار گیرد.

    Nature Astronomy، 2021. ).





خبرهای دیگر از علوم پایه