Palomar 5 es un cúmulo globular que fue descubierto en la década de los años 50. Desde entonces, ha sido objeto de diferentes estudios. Ahora, un grupo de investigadores ha desvelado que sus particularidades se deben, probablemente, a un exceso de población de agujeros negros…
Palomar 5 contiene un exceso de agujeros negros
En el centro del cúmulo globular Palomar 5, se ha determinado que hay más de 100 agujeros negros. Es casi el triple de lo que se esperaría encontrar en función de la cantidad de estrellas que contiene el cúmulo. Por lo que, como explican los investigadores, quiere decir que el 20% de la masa total del cúmulo está formada por agujeros negros. Aproximadamente, tienen 20 veces la masa del Sol y se formaron en supernovas al final de la vida de estrellas masivas, cuando el cúmulo era todavía una formación muy joven. Recordemos que estamos ante un cúmulo globular.
Tiene un diámetro de unos 150 años-luz y está a unos 76 000 años años-luz del Sistema Solar. Su edad está estimada en unos 11 500 millones de años. Los cúmulos globulares son enormes agrupaciones de estrellas muy viejas. Con el paso del tiempo, las únicas que siguen brillando son aquellas con una masa menor y, consecuentemente, una vida mucho más larga. Pero Palomar 5 no es un cúmulo globular normal. Está asociado a una corriente estelar. Estas formaciones son corrientes de estrellas expulsadas por la disrupción de cúmulos o galaxias enanas.
En los últimos años, se han descubierto casi una treintena de corrientes estelares en el halo de la Vía Láctea. No se sabe exactamente cómo se forman estas corrientes estelares. Se plantea que son cúmulos estelares que se han visto perturbados por las interacciones gravitacionales. sin embargo, para comprobar si realmente es así, hace falta encontrar una corriente estelar que sí tenga un sistema estelar asociado. El único caso conocido es Palomar 5, por lo que, como explican los investigadores, es una pieza fundamental para entender cómo se forman.
Desde la formación de un cúmulo hasta la corriente estelar
Los investigadores han simulado las órbitas y evolución de cada estrella, desde la formación del cúmulo hasta su disolución. Probaron diferentes combinaciones, variando las propiedades iniciales del cúmulo hasta encontrar una que encajase con las observaciones de la corriente estelar y del cúmulo. Así, los investigadores han determinado que Palomar 5 se formó con un porcentaje de agujeros negros más baja. Pero las estrellas escapaban con más facilidad que los agujeros negros, por lo que poco a poco su porcentaje fue subiendo.
Además, los agujeros negros aumentaron el tamaño del cúmulo, al interactuar con las estrellas, provocando que incluso más escapasen y provocando la formación de la corriente estelar. En unos mil millones de años, el cúmulo globular Palomar 5 se disolverá. Pero antes de eso, estará compuesto únicamente por agujeros negros. Esto ha permitido a los investigadores comprender mejor las particularidades de este tipo de cúmulos. Palomar 5 es el más brillante y el que tiene las mayores colas de estrellas de la galaxia.
No es único. Plantean que, en realidad, otros cúmulos hinchados, respecto al tamaño que deberían haber tenido, y dominados por agujeros negros, ya se han desintegrado, dando lugar a esas corrientes estelares que se han descubierto en los últimos años. Es decir, es posible que, en esos cúmulos, también hubiese una gran población de agujeros negros. Algo que será muy útil para entender cómo se forman los cúmulos globulares, cuáles son las masas iniciales de las estrellas y cómo evolucionan las estrellas más masivas.
Todavía hay preguntas en torno a Palomar 5
Este estudio también será muy importante para las ondas gravitacionales. Se cree que una gran cantidad de fusiones de agujeros negros, en sistemas binarios, se producen en los cúmulos estelares. La gran pregunta, en este contexto, es cuántos agujeros negros se pueden encontrar en un cúmulo. Algo que es difícil de delimitar porque no es posible observar los agujeros negros de forma directa. El método de los investigadores permite estimar cuántos agujeros negros podría haber en un cúmulo fijándose en la cantidad de estrellas expulsadas.
Palomar 5 es solo uno de los muchos cúmulos globulares que podemos encontrar en la galaxia. Está en la dirección de la constelación de La serpiente (Serpens) pero es uno más entre los aproximadamente 150 que se conocen en estos momentos. Sin embargo, es diez veces menos masivo y tiene un tamaño cinco veces superior al típico de un cúmulo globular. Está en las últimas etapas antes de su disolución. Como el resto de cúmulos globulares, que en casi todos los casos tienen una edad superior a los 10 000 millones de años, se formaron muy temprano.
Son parte de las primeras fases de la formación de una galaxia. No deben confundirse con los cúmulos abiertos. Estos últimos son, también, agrupaciones de estrellas. Sin embargo, la cantidad de astros es menos numerosa que en un cúmulo globular, y su edad es muy inferior. Se trata de grupos de estrellas recién formadas, en los últimos millones de años, que todavía están ligados gravitacionalmente. El cúmulo de las Pléyades, uno de los objetos más populares del firmamento, es un ejemplo de cúmulo abierto. Como Palomar 5, las interacciones gravitacionales también provocarán que se disuelva en el futuro…
Estudio
El estudio es E. Balbinot, J. Peñarrubia, M. Gieles et al.; «A supra-massive population of stellar-mass black holes in the globular cluster Palomar 5». Publicado en la revista Nature Astronomy el 5 de julio de 2021. Puede consultarse en arXiv, en este enlace.
Referencias: Universitat de Barcelona
