Tim naučnika analizom signala GW200105, detektovanog od strane LIGO-a i Virgo-a, otkrio je da su objekti imali jasno eliptičnu orbitu pre spajanja. Nakon sudara nastala je crna rupa mase ~13 Sunčevih masa, a događaj se desio na ~910 miliona svetlosnih godina udaljenosti. Odsustvo precesije i oblik orbite ukazuju na uticaj trećeg tela ili gusto zvezdano okruženje, što menja ranije procene porekla i masa sistema.
Eliptične orbite u sudaru crne rupe i neutronske zvezde otkrivaju neočekivano poreklo
An Illustration of an eccentric neutron star–black hole binary. The neutron star’s path is shown in blue and the black hole’s motion in orange as the two objects orbit each other. | Credit: Geraint Pratten, Royal Society University Research Fellow, University of Birmingham
Naučnici su otkrili da, pre nego što dođe do sudara crne rupe i neutronske zvezde, njihova međusobna putanja ponekad nije kružna već jasno eliptična. Analiza signala GW200105 — detektovanog od strane mreže LIGO i Virgo — pokazuje da je nakon sudara nastala nova crna rupa mase oko 13 Sunčevih masa, na udaljenosti od približno 910 miliona svetlosnih godina.
Ključ otkrića je novi model gravitacionih talasa razvijen na Institute of Gravitational Wave Astronomy pri University of Birmingham, koji je istraživačima omogućio da preciznije odrede putanje i rotacione pokrete (precesiju) prethodnih objekata. Istraživanja su pokazala odsustvo značajne precesije neposredno pre spajanja — što je prvi put da se takva karakteristika meri za mešani spoj crne rupe i neutronske zvezde.
“Ovo otkriće daje ključne nove naznake o tome kako se ovi ekstremni objekti okupljaju”, rekla je Patricia Schmidt sa University of Birmingham. “Pokazuje da su naši teorijski modeli nepotpuni i postavlja nova pitanja o tome gde u univerzumu se ovakvi sistemi rađaju.”
Eliptična putanja neposredno pre sudara sugeriše da se sistem nije formirao u mirnom, izolovanom okruženju. Umesto toga, rezultat upućuje na uticaj gustog zvezdanog okruženja ili prisustvo nevidljivog trećeg tela koje je svojim gravitacionim dejstvom "uzdrmalo" binarni par. Takva dinamika menja pretpostavke o tome kako i gde nastaju parovi crna rupa–neutronska zvezda.
An illustration of a neutron star-black hole mixed merger | Credit: Carl Knox, OzGrav – Swinburne University
Ranije procene, koje su pretpostavljale kružnu orbitu, dale su niže vrednosti masa: oko 9 M☉ za crnu rupu i oko 2 M☉ za neutronsku zvezdu. Nova analiza ukazuje da takve pretpostavke mogu značajno iskriviti procenu osnovnih parametara sistema i njegovog porekla.
“Ovo je ubedljiv dokaz da svi parovi neutronska zvezda–crna rupa ne dele isto poreklo”, rekao je Gonzalo Morras sa Universidad Autónoma de Madrid. “Eliptična orbita sugeriše mesto rođenja u okruženju gde se mnoge zvezde međusobno gravitaciono interaguju.”
Otkrivena raznolikost u orbitalnim parametrima podržava ideju da postoji više kanala formiranja takvih spojnih događaja — od mirnih evolucija u izolovanim binarnim sistemima do dinamički oblikovanih spajanja u gustim zvezdanim jatomima ili oko gustih centralnih objekata. Rad tima je objavljen u časopisu Astrophysical Journal Letters (11. mart).
Zašto je ovo važno: preciznije određivanje orbita i rotacija pre sudara pomaže da bolje razumemo evoluciju masivnih zvezda, uslove u kojima nastaju njihovi ostaci i procese koji vode do emitovanja detektabilnih gravitacionih talasa.
Pomozite nam da budemo bolji.
