Palomar 5 es un cúmulo de estrellas único. En un artículo publicado hoy en Astronomía de la naturaleza , un equipo internacional de astrofísicos dirigido por la Universidad de Barcelona muestra que las características distintivas de Palomar 5 son probablemente el resultado de una población de agujeros negros sobredimensionada de más de 100 de ellos en el centro del cúmulo.

"La cantidad de agujeros negros es aproximadamente tres veces mayor de lo esperado por la cantidad de estrellas en el cúmulo, y significa que más del 20% de la masa total del cúmulo está formado por agujeros negros. Cada uno tiene una masa de aproximadamente 20 veces la masa del Sol, y se formaron en explosiones de supernovas al final de la vida de las estrellas masivas, cuando el racimo aún era muy joven, "dice el profesor Mark Gieles, del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) y autor principal del trabajo.

Las corrientes de marea son corrientes de estrellas que fueron expulsadas de cúmulos estelares perturbadores o galaxias enanas. En los últimos años, se han descubierto casi treinta corrientes delgadas en el halo de la Vía Láctea. "No sabemos cómo se forman estos arroyos, pero una idea es que son cúmulos estelares interrumpidos. Sin embargo, ninguna de las corrientes descubiertas recientemente tiene un cúmulo de estrellas asociado, por tanto, no podemos estar seguros. Entonces, para comprender cómo se formaron estas corrientes, tenemos que estudiar uno con un sistema estelar asociado a él. Palomar 5 es el único caso, convirtiéndola en una piedra de Rosetta para comprender la formación de arroyos y es por eso que la estudiamos en detalle, "explica Gieles.

Los autores simulan las órbitas y la evolución de cada estrella desde la formación del cúmulo hasta la disolución final. Variaron las propiedades iniciales del cúmulo hasta que encontraron una buena coincidencia con las observaciones del arroyo y el cúmulo. El equipo encuentra que Palomar 5 se formó con una fracción de agujero negro más baja, pero las estrellas escaparon de manera más eficiente que los agujeros negros, de modo que la fracción de agujero negro aumentó gradualmente. Los agujeros negros inflaron dinámicamente el cúmulo en interacciones gravitacionales de tirachinas con estrellas, lo que llevó a que se escaparan aún más estrellas y a la formación de la corriente. Justo antes de que se disuelva por completo, aproximadamente dentro de mil millones de años, el cúmulo estará formado enteramente por agujeros negros. "Este trabajo nos ha ayudado a comprender que, aunque el cúmulo esponjoso Palomar 5 tiene las colas más brillantes y largas de cualquier cúmulo de la Vía Láctea, no es único. En lugar de, creemos que muchos se envanecieron de manera similar, Los cúmulos dominados por agujeros negros ya se han desintegrado en las mareas de la Vía Láctea para formar las corrientes estelares delgadas recientemente descubiertas, "dice el coautor, el Dr. Denis Erkal, de la Universidad de Surrey.

Gieles dice:"Hemos demostrado que la presencia de una gran población de agujeros negros puede haber sido común en todos los grupos que formaron las corrientes". Esto es importante para nuestra comprensión de la formación de cúmulos globulares, las masas iniciales de las estrellas y la evolución de las estrellas masivas. Este trabajo también tiene importantes implicaciones para las ondas gravitacionales. "Se cree que una gran fracción de las fusiones de agujeros negros binarios se forman en cúmulos de estrellas. Una gran incógnita en este escenario es cuántos agujeros negros hay en cúmulos, lo cual es difícil de restringir observacionalmente porque no podemos ver los agujeros negros. Nuestro método nos da una forma de saber cuántos BH hay en un cúmulo de estrellas mirando las estrellas que expulsan. '", dice el Dr. Fabio Antonini de la Universidad de Cardiff, coautor del artículo.

Palomar 5 es un cúmulo globular descubierto en 1950 por Walter Baade. Está en la constelación de Serpens a una distancia de unos 80, 000 años luz, y es uno de los aproximadamente 150 cúmulos globulares que orbitan alrededor de la Vía Láctea. Tiene más de 10 mil millones de años, como la mayoría de los otros cúmulos globulares, lo que significa que se formó en las primeras fases de formación de galaxias. Es aproximadamente 10 veces menos masivo y cinco veces más extenso que un cúmulo globular típico y está en las etapas finales de disolución.