Palomar 5 är en unik stjärnhop. I en tidning som publicerades idag i Natur astronomi , ett internationellt team av astrofysiker under ledning av universitetet i Barcelona visar att de utmärkande egenskaperna hos Palomar 5 sannolikt är resultatet av en överdimensionerad svarthålspopulation på mer än 100 av dem i mitten av klustret.

"Antalet svarta hål är ungefär tre gånger större än förväntat från antalet stjärnor i klustret, och det betyder att mer än 20 % av den totala klustermassan består av svarta hål. De har vardera en massa på cirka 20 gånger solens massa, och de bildades i supernovaexplosioner i slutet av massiva stjärnors liv, när klungan fortfarande var mycket ung, " säger prof Mark Gieles, från Institute of Cosmos Sciences vid University of Barcelona (ICCUB) och huvudförfattare till artikeln.

Tidvattenströmmar är strömmar av stjärnor som kastades ut från störande stjärnhopar eller dvärggalaxer. De senaste åren, nästan trettio tunna bäckar har upptäckts i Vintergatans halo. "Vi vet inte hur dessa strömmar bildas, men en idé är att de är störda stjärnhopar. Dock, ingen av de nyligen upptäckta strömmarna har en stjärnhop associerad med dem, därför kan vi inte vara säkra. Så, för att förstå hur dessa strömmar bildades, vi måste studera en med ett stjärnsystem associerat med det. Palomar 5 är det enda fallet, gör det till en Rosetta-sten för att förstå strömbildning och det är därför vi studerade det i detalj, " förklarar Gieles.

Författarna simulerar banorna och utvecklingen av varje stjärna från bildandet av klustret till den slutliga upplösningen. De varierade klustrets initiala egenskaper tills en bra matchning med observationer av strömmen och klustret hittades. Teamet finner att Palomar 5 bildades med en lägre fraktion av svarta hål, men stjärnor flydde mer effektivt än svarta hål, så att andelen svarta hål gradvis ökade. De svarta hålen blåste dynamiskt upp klustret i gravitations-slingshot-interaktioner med stjärnor, vilket ledde till ännu fler flyktande stjärnor och bildandet av bäcken. Strax innan det helt löses upp – ungefär en miljard år från nu – kommer klustret helt att bestå av svarta hål. "Detta arbete har hjälpt oss att förstå att även om den fluffiga Palomar 5-klustret har de ljusaste och längsta svansarna av alla kluster i Vintergatan, det är inte unikt. Istället, vi tror att många på liknande sätt blev uppblåsta, svarta hålsdominerade kluster har redan sönderfallit i Vintergatans tidvatten för att bilda de nyligen upptäckta tunna stjärnströmmarna, " säger medförfattaren Dr. Denis Erkal vid University of Surrey.

Gieles säger, "Vi har visat att närvaron av en stor population av svarta hål kan ha varit vanlig i alla kluster som bildade bäckarna." Detta är viktigt för vår förståelse av klotklusterbildning, de initiala massorna av stjärnor och utvecklingen av massiva stjärnor. Detta arbete har också viktiga implikationer för gravitationsvågor. "Man tror att en stor del av binära svarta hålssammanslagningar bildas i stjärnhopar. En stor okänt i detta scenario är hur många svarta hål det finns i kluster, vilket är svårt att begränsa observationsmässigt eftersom vi inte kan se svarta hål. Vår metod ger oss ett sätt att lära oss hur många BH det finns i en stjärnhop genom att titta på stjärnorna de skjuter ut.'", säger Dr Fabio Antonini från Cardiff University, en medförfattare till tidningen.

Palomar 5 är ett klotformigt kluster som upptäcktes 1950 av Walter Baade. Det är i Serpens-konstellationen på ett avstånd av cirka 80, 000 ljusår, och det är en av de ungefär 150 klotformade hoparna som kretsar runt Vintergatan. Den är äldre än 10 miljarder år, som de flesta andra klothopar, vilket betyder att det bildades i de tidigaste faserna av galaxbildningen. Den är ungefär 10 gånger mindre massiv och fem gånger mer utsträckt än en typisk klotformig klunga och i slutskedet av upplösning.