Nova analiza signala GW200105 otkriva da su crna rupa i neutronska zvezda imale izrazito ekscentričnu, eliptičnu orbitu neposredno pre spajanja — prvi takav slučaj zabeležen kod ovakvih sistema. Ranije procene masa komponenata su korigovane; konačna crna rupa imala je oko 13 Sunčevih masa. Otkriće ukazuje na to da su gravitacione interakcije s trećim telom ili okolinom najverovatniji uzrok, što zahteva reviziju postojećih modela formiranja binarnih sistema i osetljivije detektore poput LISA-e.
Ekscentrična „Spirograph“ orbita pre spajanja crne rupe i neutronske zvezde menja teoriju
An illustration of the unprecedented ‘oval’ orbit of black-hole-neutron-star system. The odd orbit points to a gap in our understanding of how these systems can form. . | Credit: Geraint Pratten, Royal Society University Research Fellow, University of Birmingham
Astronomi su otkrili da je sudar između crne rupe i neutronske zvezde — događaj označen kao GW200105 — prethodio izrazito ekscentričan, eliptičan putanje nalik crtežu iz "Spirograph"-a. Ovaj neočekivani oblik orbite dovodi u pitanje uobičajeni model po kome binarni sistemi takvih ostataka evoluiraju u gotovo savršeno kružne putanje pre samog spajanja.
Otkrivanje i podaci
U januaru 2020. detektovani su signali gravitacionih talasa povezani s dva bliska događaja (GW200105 i GW200115) u razmaku od deset dana. Istraživači su u fokusu imali GW200105 i, koristeći unapređene modele Instituta za astronomiju gravitacionih talasa Univerziteta u Birminghamu uz dopunu podacima iz mreže detektora LIGO (SAD) i Virgo (Italija), detaljnije rekonstruisali tok događaja.
Šta su tačno našli?
Analiza je pokazala da je predmerger orbita bila jasno ekscentrična — dakle znatno ovalnija nego što se očekuje od sistema koji su evoluirali u izolaciji. Tim nije našao ubedljive dokaze o precesiji (kolebanju ose rotacije) koja bi objasnila tu egzotičnu putanju, što ukazuje da je ekscentričnost verovatno nasleđena ranije tokom evolucije sistema, najverovatnije usled gravitacionih interakcija sa drugim objektima (npr. bliski susreti sa zvezdama ili trećim telom).
The two LIGO gravitational wave observatories in Washington and Louisiana are separated by a distance of roughly 1,880 miles (3030 km). This allows scientists to measure millisecond-level differences in gravitational wave signals. | Credit: The Virgo collaboration/CCO 1.0
Ranije procene za ovaj događaj su takođe korigovane: nova analiza ukazuje na drugačije mase komponenata i potvrđuje da je konačni objekt — nova crna rupa — imao masu od oko 13 Sunčevih masa.
"To što je ovaj sistem i pri samom kraju svog života ostao ekscentričan praktično je signal da se bar neki binarni sistemi moraju formirati drugačije nego što predviđa standardna teorija," rekla je dr Patricia Schmidt (Univerzitet u Birminghamu).
Zašto je ovo važno
Do sada se pretpostavljalo da parovi koji su evoluirali zajedno (iz binarnih zvezda) budu skoro kružni kada se približe razdaljinama detektabilnim sa LIGO/Virgo. Pronalaženje ekscentrične orbite neposredno pred spajanje znači da postoje alternativni putevi formiranja takvih sistema — na primer dinamičke interakcije u gustim zvezdanih klasterima ili uticaj trećeg pratioca.
Autori naglašavaju da će razjašnjenje porekla ovakvih signala zahtevati unapređene modele i osetljivije detektore. Buduće generacije instrumenata na zemlji i u svemiru, uključujući planiranu svemirsku misiju LISA, pomoći će da se otkriju slabiji i udaljeniji izvori i otvore nove mogućnosti za razumevanje formiranja kompaktnih binarnih sistema.
"Budući detektori će nam omogućiti da pronađemo slabije i udaljenije izvore, pa čak i potpuno nove tipove gravitacionih talasa koje danas ne možemo registrivati," zaključila je Schmidt.
Napomena urednika: članak je ažuriran 11. marta kako bi uključio link i referencu na objavljenu studiju.
Pomozite nam da budemo bolji.
