Согласно полученным данным, ученые представили первое достоверное подтверждение того, что перед слиянием в гравитационно-волновом событии GW200105 черная дыра и нейтронная звезда вращались по вытянутой орбите овальной формы, а не по окружности, как считалось ранее. Опубликованные результаты, которые вскоре появятся в журнале The Astrophysical Journal Letters, способны пересмотреть существующие взгляды на процессы формирования и развития подобных экстремальных космических объектов.
«Принято считать, что двойные системы, состоящие из черной дыры и нейтронной звезды, перед слиянием стремятся к почти идеально круговой орбите. Однако детальный анализ выявил, что непосредственно перед финальным столкновением объекты двигались по заметно эллиптической траектории. В результате объединения образовалась черная дыра, чья масса приблизительно в 13 раз превышает массу Солнца», – поясняют авторы научной работы.
Обнаружение подобной овальной орбиты является беспрецедентным случаем для подобных систем. Это свидетельствует о том, что пара сформировалась не в обособленной двойной системе, а в более динамичной среде, где на ее движение могли оказывать влияние другие звезды или даже третий объект.
С целью проведения анализа исследователи использовали инновационную модель, описывающую гравитационные волны. Данная модель предоставила возможность одновременного измерения эксцентриситета орбиты – параметра, характеризующего степень ее вытянутости – и потенциальных колебаний плоскости вращения объектов, известной как прецессия. Впервые была проведена совместная оценка обоих этих эффектов для системы, состоящей из нейтронной звезды и черной дыры.
Применение байесовского анализа, в процессе которого тысячи теоретических моделей были сопоставлены с фактическими данными наблюдений, продемонстрировало крайне низкую вероятность наличия круговой орбиты. Специалистам удалось исключить такую возможность с уровнем достоверности 99,5%.
Полученные данные также внесли ясность в определение характеристик составляющих систему объектов. Изначально, при допущении о наличии круговой орбиты, масса черной дыры была занижена, а масса нейтронной звезды – переоценена. Пересмотренные расчеты указали на незначительность признаков прецессии и предположительную возникновение эксцентриситета орбиты в процессе формирования системы.
Проведенное исследование подтверждает возможность образования подобных космических пар различными способами, опровергая ранее существовавшую единую гипотезу. С увеличением числа зарегистрированных гравитационных волн астрономы смогут выявлять все большее разнообразие типов слияний компактных объектов.
