Международная группа исследователей получила наиболее убедительные на сегодняшний день доказательства того, что столкновение черной дыры и нейтронной звезды может происходить на вытянутой эллиптической орбите. Ранее в научном сообществе преобладало мнение, что подобные объекты сближаются по траекториям, близким к идеальному кругу. Результаты работы, опубликованные в журнале The Astrophysical Journal Letters, ставят под сомнение классические модели эволюции компактных двойных систем.
Объектом анализа стало событие GW200105, зафиксированное детекторами гравитационных волн LIGO и Virgo. В ходе слияния образовалась черная дыра, масса которой примерно в 13 раз превышает солнечную. Группа ученых из Бирмингемского университета, Автономного университета Мадрида и Института гравитационной физики Общества Макса Планка применила новые методы обработки данных, позволившие точнее определить параметры системы непосредственно перед моментом объединения объектов.
Согласно выводам астрофизиков, вероятность того, что орбита была круговой, не превышает 0,5%. Использование байесовского анализа и сравнение гравитационного сигнала с тысячами теоретических моделей показало, что траектория сохраняла выраженную эксцентричность. Этот факт указывает на то, что пара не развивалась в изоляции в течение миллионов лет. На форму ее орбиты, вероятно, повлияло гравитационное воздействие соседних светил или наличие третьего массивного тела в системе.
Предыдущие расчеты, основанные на стандартном предположении о круговом движении, привели к неточным оценкам характеристик объектов. В частности, масса черной дыры была существенно занижена, а нейтронной звезды – завышена. Новое исследование корректирует эти показатели и подтверждает отсутствие значимой прецессии – осевых колебаний, связанных с вращением тел. Это позволяет предположить, что овальная форма орбиты возникла еще на этапе формирования пары, а не стала следствием динамических эффектов в процессе сближения.
Открытие указывает на существование нескольких сценариев образования систем из черных дыр и нейтронных звезд. Вместо единого доминирующего пути эволюции астрономы теперь рассматривают возможность их рождения в плотных звездных скоплениях, где гравитационные взаимодействия происходят постоянно. Увеличение чувствительности детекторов позволит в будущем уточнить, насколько часто встречаются подобные аномальные системы в наблюдаемой части Вселенной.
