宇宙星团可能“黑洞泛滥”，每个星团多达几十个黑洞
北京时间 7 月 22 日消息，目前，最新一项研究表明，一个由数千颗恒星组成的星团可能在 10 亿年内分解成几十个黑洞。
研究人员称，这种“黑暗命运”可能是由目前位于该星团内几十个黑洞的活动引起的，而该发现可能会为未来银河系中数十个类似星团的未来命运带来启示。
科学家分析了球状星团，它们是由古老恒星密集堆积而成的，它们大致呈球形，每个球状星团都可能包含着多达数百万颗恒星，银河系存在 150 多个球状星团，排列在银河系周围一个近似球形的晕状结构中。
研究人员重点分析了“帕洛马 5 号”星团，这是一个位于银河系晕中的球状星团，形成已有大约 115 亿年，它距离地球大约 65000 光年，位于巨蛇星座。
研究报告作者、西班牙巴塞罗那大学天体物理学家马克・吉尔勒斯称，帕洛马 5 号星团是宇宙已知最稀疏的球状星团之一，而球状星团平均质量是太阳的 20 万倍，平均直径大约 20 光年，帕洛马 5 号星团的质量大约是太阳的 1 万倍，其直径大约 130 光年，整体密度比球状星团平均数值低 3000 倍。
同时，帕洛马 5 号星团以拥有两条“长尾”而闻名，事实上长尾是星团脱离的恒星构成，壮观的两条长尾跨越 22800 光年，该星团迄今观测到为数不多的长尾星团之一，通过这项研究将有助于科学家更全面地了解星团长尾是如何形成的。
之前研究表明，帕洛马 5 号长尾是由银河系撕碎该星团导致的，星系引力对该星团的一侧牵引力导致整体失衡，最终导致星团一侧被撕裂，这是月球引力在地球上产生海洋潮汐的一个极端版本。这种所谓的“潮汐剥离”可能不仅有助于解释帕洛马 5 号星团的长尾结构，还将解释近期在银河系光晕结构中发现的几十条狭窄的恒星流。
吉尔勒斯说：“我将帕洛马 5 号星团看作是‘罗塞塔石碑’，它让帮助我们更深入地了解宇宙星河的形成过程，洞察宇宙星河的起源。”
科学家认为，帕洛马 5 号星团密度很低，很容易被潮汐引力剥离，从而形成尾状结构。然而，它的部分恒星特征表明，它可能曾经是一个密度更大的球状星团。
目前，吉尔勒斯和同事认为，帕洛马 5 号星团可能曾经密度很大，目前的稀疏性和长尾结构可能是由于其内部潜伏着 100 多个黑洞所导致的。
研究人员模拟了帕洛马 5 号星团中每颗恒星的轨道和演变过程，直到这个球状星团最终解体。他们改变了模拟星团的初始属性，直到他们发现该星团和长尾结构的实际观测结果与之匹配。
科学家发现，帕洛马 5 号的结构和长尾可能是由占该星团质量 20% 的黑洞导致的，具体而言，他们认为帕洛马 5 号星团目前可能拥有 124 个黑洞，每个黑洞平均是太阳质量的 17.2 倍。吉尔勒斯称，总体而言，帕洛马 5 号星团中的黑洞数量是相近质量大小球状星团所拥有黑洞数量的 3 倍。
在这种情况下，像典型的球状星团一样，帕洛马 5 号星团由仅占其质量一小部分的黑洞组成。然而，黑洞的作用却不容小觑，黑洞引力对周边的恒星造成影响，使该星团不断膨胀，从而更容易被银河系引力撕裂。他们模拟计算显示，10 亿年之后，帕洛马 5 号星团可能会将所有恒星喷射出去，仅残留黑洞。
吉尔勒斯和同事认为，密度较大的球状星团内部引力相互作用可能促使它们喷射出大部分黑洞，因此密度较大的球状星团可能仅保留它们的大部分恒星，与此相反，研究人员发现像帕洛马 5 号这样的球状星团在最初密度较低的时期，可能会抛出较少的黑洞，而不是释放它们的大部分恒星。因此，黑洞可能完全主宰这些球状星团，并占据该星团 100% 的质量。
吉尔勒斯说：“最让我兴奋的是，我终于明白为什么一些星团很大，而另一些星团则很小，许多人会简单地认为，这是不同的形成渠道所致，也就是宇宙自然演变的结果，我们的研究表明，外观上的差异是由进化决定的，也就是后天演变过程形成的结果。”
由于帕洛马 5 号星团的特征也存在于其他密集星团，从而可以推测该星团可能与其他星团的形成方式十分接近。
吉尔勒斯称，我们可以设计一个没有黑洞的帕洛马 5 号星团模型，其密度未达到最初形成时的密度等级，但它也符合天文学家观测到的所有细节，然而这种方式形成星团的概率仅有 0.5%。“无黑洞”星团模型在宇宙中不太可能出现，也不能解决帕洛马 5 号星团类似其他致密星团的问题。
这项发现可能有助于揭晓银河系 10% 球状星团的形成之谜，它们像帕洛马 5 号星团一样蓬松，质量不足太阳的 10 万倍，但它们的直径超过 65 光年。研究人员认为，这些蓬松的球状星团富含黑洞，最终可能会完全溶解，产生许多稀薄的恒星流。未来的研究可通过分析帕洛马 5 号星团更多地了解其内部黑洞，目前这项最新研究报告发表在 7 月 5 日出版的《自然天文学杂志》上。
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