Ученые раскрыли происхождение столкновения черных дыр с «сплющенной» орбитой

«Уверенное обнаружение эксцентриситета имеет решающее значение для определения того, как формируются двойные черные дыры, которые мы видим с помощью гравитационных волн», — объясняет доктор Изабель Ромеро-Шоу. Автор: Кардиффский университет

Ученые начали раскрывать историю происхождения катаклизмического столкновения двух черных дыр, которые, по-видимому, встретили свою судьбу на редко наблюдаемой «сплющенной» орбитальной траектории.

Это событие слияния двойных черных дыр является одним из немногих, обнаруженных детекторами лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) в США и их итальянским аналогом Virgo, с доказательствами обнаруживаемого эксцентриситета — овальной, а не круговой формы орбиты вблизи момента слияния.

Международная команда использовала симуляции трех возможных сценариев формирования события, известного как GW200208_222617, и пришла к выводу, что оно, вероятно, сформировалось в тройной звездной системе или другой плотно населенной системе, такой как звездное скопление.

Их результаты, представленные в Physical Review D, могут помочь ученым усовершенствовать методы определения эволюционного происхождения двойных черных дыр в наблюдаемой Вселенной, раскрывая больше информации о средах, в которых эти двойные системы встречаются и сливаются.

Ведущий автор доктор Изабель Ромеро-Шоу, недавно присоединившаяся к Институту исследования гравитации Кардиффского университета, объяснила: «Большинство двойных систем, которые долгое время существовали вместе, имеют круговые орбиты. Если орбита сплющена или эксцентрична, это означает, что двойная система либо стала связанной относительно недавно — возможно, компоненты только что встретились — либо орбита была доведена до более высокого эксцентриситета за счет взаимодействия с внешней материей, такой как газ или третий объект».

Событие, обнаруженное в рамках третьего цикла наблюдений коллаборации LIGO-Virgo-KAGRA, было идентифицировано несколькими различными группами с использованием различных методов анализа как содержащее доказательства обнаруживаемого орбитального эксцентриситета.

«Эксцентриситет является „неопровержимым доказательством“ того, что двойная система не формировалась в полной изоляции — если она эволюционировала самостоятельно, она не сохраняет обнаруживаемый эксцентриситет, когда наблюдается нашими текущими приборами», — поясняет доктор Ромеро-Шоу.

Команда надеется, что их исследование мотивирует разработчиков моделей гравитационных волн создать более совершенные модели, чтобы можно было достичь более уверенного обнаружения эксцентриситета и подтвердить эволюционное происхождение таких двойных черных дыр.

Больше информации: Isobel Romero-Shaw et al, GW200208_222617 as an eccentric black-hole binary merger: Properties and astrophysical implications, Physical Review D (2025). DOI: 10.1103/jj7m-x66y