Naukowcy odkryli, że zanim czarne dziury zderzą się z gwiazdami neutronowymi i połączą, te ekstremalne pozostałości gwiazd mogą wirować wokół siebie po orbitach owalnych, a nie kołowych. Odkrycie pokazuje inny sposób, w jaki czarne dziury i gwiazdy neutronowe naginają prawa fizyki i poddaje w wątpliwość założenia dotyczące powstawania i ewolucji tych mieszanych układów podwójnych.
Zespół naukowców zakwestionował to założenie czarne dziury I gwiazdy neutronowe zbliżają się do siebie po orbitach kołowych, kiedy badali zmarszczki w czasoprzestrzeni, lub fale grawitacyjneco wynikło z właśnie takiej „mieszanej fuzji”. Sygnał z tej fuzji, dubbingowany GW200105został wykryty przez detektory fal grawitacyjnych Interferometr Laserowy Obserwatorium Fal Grawitacyjnych (LIGO) i Panna. Połączenie nastąpiło w odległości około 910 milionów lat świetlnych od nas, w wyniku czego powstała pochodna czarnej dziury o wielkości około 13 razy większej niż masa słońca.
Kontynuacja artykułu poniżej
Kluczem do odkrycia zespołu był nowy model fal grawitacyjnych opracowany w Instytucie Astronomii Fal Grawitacyjnych Uniwersytetu w Birmingham, który pozwolił Schmidtowi i współpracownikom określić orbity obiektów progenitorowych.
Obejmowało to obliczenie, jak bardzo czarna dziura i gwiazda neutronowa, które zderzyły się, tworząc sygnał fali grawitacyjnej, chwiały się, czyli „precesjonowały” przed ich połączeniem. Obliczenia wykazały brak precesji przed połączeniem.
To pierwszy raz, kiedy te cechy zostały zmierzone dla „mieszanego połączenia” czarnej dziury i gwiazdy neutronowej, które są pozostałościami gwiazd powstałymi, gdy masywne gwiazdy „umierają” i ulegają kolapsowi grawitacyjnemu. Wyniki wskazują na wpływ niewidocznego trzeciego obiektu w tym układzie.
„Orbita zdradza szczegóły gry. Jej eliptyczny kształt tuż przed połączeniem pokazuje, że ten układ nie ewoluował spokojnie w izolacji, ale prawie na pewno został ukształtowany przez oddziaływania grawitacyjne z innymi gwiazdami lub trzecim towarzyszem” – kontynuował Schmidt.
Wcześniej, gdy rozważano orbitę kołową dla obiektów przodków powstałych poza tym połączeniem, badacze nie docenili masy czarnej dziury jako około 9 mas Słońca, a gwiazdy neutronowej o masie około 2 mas Słońca.
„To przekonujący dowód na to, że nie wszystkie pary gwiazda neutronowa–czarna dziura mają to samo pochodzenie” – powiedział członek zespołu Gonzalo Morras z Universidad Autónoma de Madrid w Hiszpanii. „Ekscentryczna orbita sugeruje miejsce narodzin w środowisku, w którym wiele gwiazd oddziałuje grawitacyjnie”.
Wyniki naukowców wskazują, że prawdopodobnie istnieje wiele sposobów fuzji czarnej dziury i gwiazdy neutronowej może postępować, zamiast istnieć jeden dominujący kanał formacyjny.
Może to pomóc wyjaśnić, dlaczego astronomowie coraz częściej dostrzegają różnorodność w łączeniu się układów podwójnych pozostałości gwiazdowych. Wyniki zespołu opublikowano w środę (11 marca) w czasopiśmie Listy do dziennika astrofizycznego.
