Анализ гравитационных волн показал, что черная дыра и нейтронная звезда перед слиянием вращались по странной траектории

Обнаружены первые убедительные доказательства того, что перед слиянием черная дыра и нейтронная звезда вращались по овальной траектории, а не по идеальному кругу, что ставит под сомнение давние предположения о том, как образуются и эволюционируют такие космические пары.

Об этом сообщают в Бирмингемском университете, передают OstanniPodii.com.

Ожидается, что большинство пар нейтронных звезд и черных дыр задолго до слияния принимают круговые орбиты. Но анализ гравитационно-волнового события GW200105 показывает, что эта система двигалась по овальной орбите задолго до слияния, образовав черную дыру, которая в 13 раз массивнее Солнца. Овальная орбита — это то, чего раньше никогда не видели в такого рода столкновениях.

«Это открытие дает нам важные новые подсказки о том, как образуются эти экстремальные объекты. Оно показывает, что наши теоретические модели являются неполными, и поднимает новые вопросы о том, где во Вселенной рождаются такие системы», — отметила соавтор исследования Патрисия Шмидт из Бирмингемского университета.

Исследователи проанализировали данные с детекторов LIGO и Virgo, используя новую модель гравитационных волн, разработанную в Институте гравитационной астрономии Бирмингемского университета. Это позволило им измерить как «овальность» орбиты (эксцентриситет), так и любое колебание, вызванное вращением (прецессия). Это первый случай, когда эти два эффекта были измерены вместе в событии с нейтронной звездой и черной дырой.

«Орбита выдает секрет. Ее эллиптическая форма непосредственно перед слиянием показывает, что эта система не эволюционировала спокойно в изоляции, а почти наверняка была сформирована гравитационными взаимодействиями с другими звездами или третьим спутником», - сказал соавтор Герайнт Праттен, научный сотрудник Королевского общества из Бирмингемского университета.

Новости по подобной теме:

		Астрономы измерили мощность джетов черной дыры, «танцующих» под действием ветров сверхмассивной звезды
		Обнаружена пара сверхмассивных черных дыр перед их слиянием
		Обнаружена сверхмассивная черная дыра, активность которой чрезвычайно быстро угасла

Байесовский анализ, сравнивающий тысячи теоретических прогнозов с реальными данными, показал, что круговая орбита является чрезвычайно маловероятной, исключая ее с вероятностью 99,5%.

Масса черной дыры

Предыдущие анализы GW200105, которые предполагали круговую орбиту, недооценивали массу черной дыры и переоценивали массу нейтронной звезды. Новое исследование исправляет эти значения и не находит убедительных доказательств прецессии, что указывает на то, что эксцентриситет был обусловлен ее формированием, а не вращением.

«Это убедительное доказательство того, что не все пары нейтронных звезд и черных дыр имеют одинаковое происхождение. Эксцентрическая орбита указывает на место рождения в среде, где многие звезды взаимодействуют гравитационно», — сказал соавтор работы Гонсало Моррас из Автономного университета Мадрида и Института гравитационной физики имени Макса Планка.

Как отмечают исследователи, это открытие ставит под сомнение распространенное мнение, что все слияния нейтронных звезд и черных дыр происходят по одному господствующему механизму формирования, и подчеркивает необходимость создания более совершенных моделей волновых форм, способных отразить всю сложность этих систем.

Исследование помогает объяснить большое разнообразие компактных бинарных слияний и открывает возможность обнаружения еще более необычных путей, по которым они происходят, поскольку количество обнаруженных гравитационных волн продолжает расти.

Исследователи опубликовали свои выводы в The Astrophysical Journal Letters.

• Черные дыры
• Нейтронные звезды