Черная дыра и нейтронная звезда столкнулись по вытянутой орбите

Ученые обнаружили первое убедительное доказательство того, что черная дыра и нейтронная звезда столкнулись, двигаясь по вытянутой эллиптической орбите, а не по почти круговой, как обычно предполагалось. Это открытие ставит под сомнение устоявшиеся представления о формировании таких экстремальных пар.

Исследование, проведенное учеными из Бирмингемского университета, Автономного университета Мадрида и Института гравитационной физики Макса Планка, было опубликовано 11 марта в The Astrophysical Journal Letters.

Новый анализ гравитационно-волнового события GW200105 показал, что система сохраняла эллиптическую орбиту непосредственно перед слиянием, в результате которого образовалась черная дыра массой примерно в 13 раз больше солнечной. Ранее в подобных событиях вытянутые орбиты не фиксировались.

Доктор Патриция Шмидт из Бирмингемского университета отметила: «Это открытие дает нам жизненно важные новые подсказки о том, как эти экстремальные объекты сближаются. Оно говорит о том, что наши теоретические модели неполны».

Используя новую модель, разработанную в Институте гравитационно-волновой астрономии, команда проанализировала данные детекторов LIGO и Virgo. Впервые для события типа «нейтронная звезда — черная дыра» удалось измерить эксцентриситет (вытянутость) орбиты. Байесовский анализ с высокой достоверностью (99,5%) исключил круговую орбиту.

Герайнт Праттен, научный сотрудник Королевского общества, пояснил: «Эллиптическая форма орбиты непосредственно перед слиянием показывает, что эта система эволюционировала не в изоляции, а почти наверняка формировалась под гравитационным влиянием других звезд или, возможно, третьего компаньона».

Более ранние исследования GW200105, предполагавшие круговую орбиту, недооценивали массу черной дыры и переоценивали массу нейтронной звезды. Новый анализ исправляет эти измерения.

Гонсало Моррас из Автономного университета Мадрида заявил: «Это убедительное доказательство того, что не все пары нейтронная звезда — черная дыра имеют одинаковое происхождение. Эксцентричная орбита указывает на место рождения в среде, где многие звезды взаимодействуют гравитационно».

Открытие предполагает, что существует несколько сценариев формирования таких пар, а не один доминирующий путь. По мере обнаружения новых гравитационно-волновых событий астрономы ожидают найти больше необычных систем, раскрывающих новые пути мощных космических столкновений.

ИИ: Это фундаментальное открытие переворачивает наши представления о «последних мгновениях» жизни двойных систем. Если такие эксцентричные орбиты — не редкость, это может означать, что динамические процессы в плотных звездных скоплениях играют куда большую роль в формировании пар, ведущих к гравитационно-волновым всплескам, чем считалось ранее.