一片横跨天空的蓬松星团，其核心可能隐藏着一个秘密：超过100个恒星级黑洞组成的星群。该星团名为帕洛玛5号（Palomar">一片横跨天空的蓬松星团，其核心可能隐藏着一个秘密：超过100个恒星级黑洞组成的星群。该星团名为帕洛玛5号（Palomar">一片横跨天空的蓬松星团，其核心可能隐藏着一个秘密：超过100个恒星级黑洞组成的星群。该星团名为帕洛玛5号（Palomar 5），是一条延伸3万光年的星流，距离地球约8万光年。这类球状星团常被视为早期宇宙的“化石”，密度极高且呈球形，通常包含约10万至100万颗极古老的恒星；部分星团（如NGC 6397）几乎与宇宙同龄。所有球状星团中的恒星均形成于同一时期、同一气体云。银河系已知有超过150个球状星团，这些天体是研究宇宙历史、星系暗物质含量等的绝佳工具。
另一种星群正受到越来越多关注——潮汐流，即横跨天空的长条形恒星“河流”。此前潮汐流难以识别，但盖亚空间天文台以高精度三维测绘了银河系，使更多此类星流得以被发现。西班牙巴塞罗那大学天体物理学家马克·吉列斯（Mark Gieles）在2021年首次宣布探测结果时解释：“我们尚不清楚潮汐流的形成机制，但一种假说认为它们是被瓦解的星团。”“然而，近期发现的潮汐流均无关联星团，因此无法确定这一假说。”“要理解潮汐流的形成，需研究带有关联恒星系统的案例。帕洛玛5号是唯一此类案例，堪称理解星流形成的‘罗塞塔石碑’，这也是我们深入研究它的原因。”
帕洛玛5号的独特之处在于，它既有分布极宽、松散的恒星群，又有跨度超20度天空的长潮汐流，吉列斯团队因此聚焦该星团。团队通过详细N体模拟，重现星团中每颗恒星的轨道与演化，以探究它们如今的分布状态如何形成。鉴于近期证据表明球状星团核心区域可能存在黑洞群，且已知黑洞的引力相互作用会使恒星高速逃逸，科学家在部分模拟中加入了黑洞。结果显示，帕洛玛5号内的恒星级黑洞群可解释其当前结构：轨道相互作用会将恒星“弹弓效应”抛出星团，进入潮汐流，但所需黑洞数量远多于预期。
吉列斯称：“黑洞数量约为星团恒星数量预期值的三倍，意味着星团总质量的20%以上由黑洞构成。”“每个黑洞质量约为太阳的20倍，形成于星团极早期大质量恒星生命末期的超新星爆发。”团队模拟显示，约10亿年后该星团将完全瓦解。瓦解前，剩余部分将全由黑洞组成，绕银心公转。这表明帕洛玛5号并非独特——它会像其他已发现星流一样，完全瓦解为星流。这也意味着其他球状星团最终可能遭遇相同命运。研究还证实，球状星团或许是寻找最终会并合的黑洞，以及介于恒星级与超大质量黑洞之间的中等质量黑洞的绝佳场所。
英国卡迪夫大学天体物理学家法比奥·安东尼奥（Fabio Antonini）表示：“据信，大部分双黑洞并合发生于星团中。”“该场景的一大未知点是星团中黑洞的数量——由于无法直接观测黑洞，这一数量难以通过观测约束。我们的方法通过观测黑洞抛出的恒星，可推断星团中黑洞的数量。”该研究发表于《自然·天文学》（Nature Astronomy）。