A medida que trazamos con precisión las estrellas de nuestra Vía Láctea, podemos identificar características que nos cuentan su historia. Estos incluyen detalles locales, como las estrellas que han pasado por un área a través de la cual algo está Poder descubrir la tierra. Incluyen estructuras mucho más grandes, como los rastros de estrellas dejados por galaxias más pequeñas que se han fusionado con la nuestra.
Pero una característica que descubrimos fue un poco confusa: los rastros de estrellas son demasiado pequeños y delgados para provenir de una colisión de galaxias. Hay decenas de ellos para los que no hemos identificado una fuente. Su tamaño indica que provino de A masa esférica, pero no existe un mecanismo claro para que estos cúmulos expulsen estrellas a una velocidad suficiente para generar este tipo de flujo.
Ahora, un equipo de investigadores ha propuesto un mecanismo que no está del todo claro: con el tiempo, los agujeros negros pueden dominar los cúmulos que arrojan todas las estrellas.
desmantelamiento
Los cúmulos globulares son cúmulos densos de estrellas que orbitan juntas la Vía Láctea. Están relacionados entre sí debido a su mutua atracción. Las interacciones complejas inevitablemente expulsarán algunas estrellas, pero no a un ritmo apreciable, lo que hará que los cúmulos tengan una vida extremadamente larga.
Sin embargo, los investigadores comenzaron su trabajo observando un cúmulo globular inusual llamado Palomar 5, que tiene una cola extendida de estrellas perdidas y tiene una masa total relativamente pequeña, lo que lo hace bastante difuso en comparación con los otros cúmulos que estudiamos. La menor densidad facilita que Palomar 5 pierda estrellas, pero esto también podría deberse a la pérdida previa de estrellas, lo que provocó el problema del huevo y la gallina. Por lo tanto, los investigadores decidieron modelar la evolución del cúmulo globular e intentar encontrar un modelo que pudiera producir algo similar a Palomar 5.
Los investigadores crearon un modelo que toma un grupo de estrellas y modela sus interacciones gravitacionales entre sí y con la Vía Láctea mientras orbitan el centro galáctico. Gracias a la ayuda de un montón de GPU y el programa correcto, pudieron ejecutar esta simulación durante miles de millones de años. Al cambiar los parámetros, pudieron encontrar los factores que estaban asociados con los grupos que terminaron pareciéndose a Palomar 5.
El ingrediente secreto resulta ser los agujeros negros. Cuando los agujeros negros permanecieron en el cúmulo después de su formación, lo que significa que la supernova no transmitió suficiente movimiento para enviarlo a otras partes de la galaxia, expulsaron gradualmente casi el 90% de la masa del cúmulo. Esto reduce la densidad de masa en casi tres veces su volumen, en parte expulsando estrellas y en parte por agujeros negros que expulsan gas y otra materia al calentarlos.
En el modelo más adecuado para Palomar 5, el cúmulo se queda con aproximadamente una cuarta parte de su contenido de agujeros negros, con 124 de ellos en total. Estos agujeros negros también eran mucho más grandes de lo que estaban en formación (la masa promedio es aproximadamente 17 veces la masa del Sol), lo que indica que pueden haberse alimentado a gran escala o sometido a procesos de fusión.
el futuro es negro
Los investigadores también analizaron modelos en ejecución que no producían un cúmulo similar a Palomar 5 para comprender cómo los agujeros negros podrían afectar la evolución de un cúmulo globular. El factor principal que determina si un cúmulo tiene un rico receptor de agujeros negros es su densidad inicial. Si un cúmulo de estrellas es lo suficientemente denso, las interacciones gravitacionales tienden a expulsar agujeros negros antes de que puedan afianzarse.
Si el cúmulo estuviera en este camino, habría expulsado más de la mitad de sus estrellas en un período de tres mil millones de años, una tasa suficiente para establecer los rastros de estrellas que iniciaron esta investigación.
En los cúmulos de baja densidad, los agujeros negros terminan cerca del centro y, en cambio, las estrellas son expulsadas. Los investigadores dicen que bajo algunas condiciones, el cúmulo puede evolucionar hasta el punto en que es 100% agujero negro, con casi todas las estrellas expulsadas.
La mayor debilidad del modelo es que no incluye interacciones entre estrellas, agujeros negros y el gas del cúmulo. El último de estos factores, el gas, podría mediar la fricción que podría ralentizar los objetos y evitar su expulsión, pero fue excluido del modelo.
En el lado positivo, esto se puede comparar con la realidad. El hecho de que las colas se produzcan principalmente durante la fase final de algunos cúmulos sugiere que solo una parte de los cúmulos globulares de la Vía Láctea deberían tenerlas, aproximadamente cuatro. El seguimiento del movimiento de las estrellas dentro del cúmulo debería poder detectar la influencia gravitacional de los agujeros negros, lo que nos permitirá obtener una estimación de su número. Por lo tanto, esta idea probablemente se probará antes de que tengamos GPU lo suficientemente potentes como para ejecutar simulaciones similares con gas.
astronomía natural, 2021. DOI: 10.1038 / s41550-021-01392-2 (Acerca de los DOI).
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