北京時間7月22日消息，目前，最新一項研究表明，一個由數千顆恆星組成的星團可能在10億年內分解成幾十個黑洞。研究人員稱，這種“黑暗命運”可能是由目前位於該星團內幾十個黑洞的活動引起的，而該發現可能會為未來銀河系中數十個類似星團的未來命運帶來啟示。
科學家分析了球狀星團，它們是由古老恆星密集堆積而成的，它們大致呈球形，每個球狀星團都可能包含着多達數百萬顆恆星，銀河系存在150多個球狀星團，排列在銀河系周圍一個近似球形的暈狀結構中。
研究人員重點分析了“帕洛馬5號”星團，這是一個位於銀河系暈中的球狀星團，形成已有大約115億年，它距離地球大約65000光年，位於巨蛇星座。
研究報告作者、西班牙巴塞羅那大學天體物理學家馬克·吉爾勒斯稱，帕洛馬5號星團是宇宙已知最稀疏的球狀星團之一，而球狀星團平均質量是太陽的20萬倍，平均直徑大約20光年，帕洛馬5號星團的質量大約是太陽的1萬倍，其直徑大約130光年，整體密度比球狀星團平均數值低3000倍。
同時，帕洛馬5號星團以擁有兩條“長尾”而聞名，事實上長尾是星團脫離的恆星構成，壯觀的兩條長尾跨越22800光年，該星團迄今觀測到為數不多的長尾星團之一，通過這項研究將有助於科學家更全面地了解星團長尾是如何形成的。
之前研究表明，帕洛馬5號長尾是由銀河系撕碎該星團導致的，星系引力對該星團的一側牽引力導致整體失衡，最終導致星團一側被撕裂，這是月球引力在地球上產生海洋潮汐的一個極端版本。這種所謂的“潮汐剝離”可能不僅有助於解釋帕洛馬5號星團的長尾結構，還將解釋近期在銀河系光暈結構中發現的幾十條狹窄的恆星流。
吉爾勒斯說：“我將帕洛馬5號星團看作是‘羅塞塔石碑’，它讓幫助我們更深入地了解宇宙星河的形成過程，洞察宇宙星河的起源。”
科學家認為，帕洛馬5號星團密度很低，很容易被潮汐引力剝離，從而形成尾狀結構。然而，它的部分恆星特徵表明，它可能曾經是一個密度更大的球狀星團。
目前，吉爾勒斯和同事認為，帕洛馬5號星團可能曾經密度很大，目前的稀疏性和長尾結構可能是由於其內部潛伏着100多個黑洞所導致的。
研究人員模擬了帕洛馬5號星團中每顆恆星的軌道和演變過程，直到這個球狀星團最終解體。他們改變了模擬星團的初始屬性，直到他們發現該星團和長尾結構的實際觀測結果與之匹配。
科學家發現，帕洛馬5號的結構和長尾可能是由占該星團質量20%的黑洞導致的，具體而言，他們認為帕洛馬5號星團目前可能擁有124個黑洞，每個黑洞平均是太陽質量的17.2倍。吉爾勒斯稱，總體而言，帕洛馬5號星團中的黑洞數量是相近質量大小球狀星團所擁有黑洞數量的3倍。
在這種情況下，像典型的球狀星團一樣，帕洛馬5號星團由僅占其質量一小部分的黑洞組成。然而，黑洞的作用卻不容小覷，黑洞引力對周邊的恆星造成影響，使該星團不斷膨脹，從而更容易被銀河系引力撕裂。他們模擬計算顯示，10億年之後，帕洛馬5號星團可能會將所有恆星噴射出去，僅殘留黑洞。
吉爾勒斯和同事認為，密度較大的球狀星團內部引力相互作用可能促使它們噴射出大部分黑洞，因此密度較大的球狀星團可能僅保留它們的大部分恆星，與此相反，研究人員發現像帕洛馬5號這樣的球狀星團在最初密度較低的時期，可能會拋出較少的黑洞，而不是釋放它們的大部分恆星。因此，黑洞可能完全主宰這些球狀星團，並佔據該星團100%的質量。
吉爾勒斯說：“最讓我興奮的是，我終於明白為什麼一些星團很大，而另一些星團則很小，許多人會簡單地認為，這是不同的形成渠道所致，也就是宇宙自然演變的結果，我們的研究表明，外觀上的差異是由進化決定的，也就是後天演變過程形成的結果。”
由於帕洛馬5號星團的特徵也存在於其他密集星團，從而可以推測該星團可能與其他星團的形成方式十分接近。
吉爾勒斯稱，我們可以設計一個沒有黑洞的帕洛馬5號星團模型，其密度未達到最初形成時的密度等級，但它也符合天文學家觀測到的所有細節，然而這種方式形成星團的概率僅有0.5%。“無黑洞”星團模型在宇宙中不太可能出現，也不能解決帕洛馬5號星團類似其他緻密星團的問題。
這項發現可能有助於揭曉銀河系10%球狀星團的形成之謎，它們像帕洛馬5號星團一樣蓬鬆，質量不足太陽的10萬倍，但它們的直徑超過65光年。研究人員認為，這些蓬鬆的球狀星團富含黑洞，最終可能會完全溶解，產生許多稀薄的恆星流。未來的研究可通過分析帕洛馬5號星團更多地了解其內部黑洞，目前這項最新研究報告發表在7月5日出版的《自然天文學雜誌》上。（葉傾城）