GW200105 - чёрная дыра и нейтронная звезда столкнулись, двигаясь по странной овальной орбите!

 

Художественная иллюстрация эксцентричной системы «нейтронная звезда — чёрная дыра». Орбита нейтронной звезды показана синим, движение чёрной дыры — оранжевым. Эксцентриситет на рисунке намеренно преувеличен по сравнению с реальной системой GW200105, чтобы нагляднее показать влияние формы орбиты на движение тел.

Credit: Geraint Pratten, Royal Society University Research Fellow, University of Birmingham.

ScienceDaily, 12 марта 2026 года

Чёрная дыра и нейтронная звезда только что столкнулись, двигаясь по странной овальной орбите

Анализируя сигнал гравитационных волн, учёные обнаружили, что нейтронная звезда и чёрная дыра перед слиянием спирально сближались по овальной орбите. Это необычное движение было зафиксировано в событии GW200105 и противоречит давнему ожиданию, что подобные пары перед столкновением переходят почти на идеально круговые орбиты. Наличие эксцентричной орбиты указывает на то, что система, вероятно, сформировалась в хаотичной звёздной среде с сильными гравитационными взаимодействиями.

Учёные получили наиболее убедительное на сегодняшний день свидетельство того, что чёрная дыра и нейтронная звезда столкнулись, двигаясь по овальной орбите, а не по почти идеальному кругу, как обычно ожидается перед такими слияниями. Это открытие ставит под сомнение устоявшиеся представления о том, как формируются и эволюционируют такие экстремальные космические пары.

Исследование проводили учёные из Бирмингемского университета, Независимого университета Мадрида и Института гравитационной физики Макса Планка. Их результаты были опубликованы 11 марта в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Необычная овальная орбита при слиянии чёрной дыры и нейтронной звезды

Астрономы обычно ожидают, что пары из нейтронной звезды и чёрной дыры задолго до слияния переходят на круговые орбиты. Однако новый анализ гравитационно-волнового события GW200105 показал, что эта система всё ещё двигалась по овальной траектории незадолго до объединения двух объектов. В результате слияния образовалась чёрная дыра массой примерно 13 солнечных масс. До этого момента обнаружений подобных систем с такой орбитой не сообщалось.

Доктор Патриция Шмидт из Бирмингемского университета объяснила:

«Это открытие даёт нам важные новые подсказки о том, как эти экстремальные объекты объединяются. Оно показывает, что наши теоретические модели неполны и поднимает новые вопросы о том, где во Вселенной рождаются такие системы».

Данные гравитационных волн раскрывают форму орбиты

Чтобы исследовать это событие, команда изучила данные детекторов гравитационных волн LIGO и Virgo, используя новую модель, разработанную в Институте астрономии гравитационных волн Бирмингемского университета. Такой подход позволил измерить вытянутость орбиты (эксцентриситет) и определить, проявлялось ли в системе прецессионное «покачивание», связанное с вращением компонентов. Это первый случай, когда оба этих эффекта были измерены одновременно для события типа «нейтронная звезда — чёрная дыра».

Герайнт Праттен, научный сотрудник Royal Society из Бирмингемского университета, сказал:

«Орбита выдаёт всё. Её эллиптическая форма непосредственно перед слиянием показывает, что эта система не эволюционировала спокойно в изоляции, а почти наверняка формировалась под влиянием гравитационных взаимодействий с другими звёздами или, возможно, с третьим компаньоном».

Новый анализ пересматривает прежние предположения

Команда провела байесовский анализ, сравнив тысячи теоретических моделей с реальным сигналом гравитационных волн. Результаты показывают, что круговая орбита крайне маловероятна — она исключается с уверенностью 99,5%.

Более ранние исследования события GW200105 исходили из предположения о круговой орбите. Из-за этого масса чёрной дыры была недооценена, а масса нейтронной звезды — переоценена. Новый анализ исправляет эти оценки и не обнаруживает сильных признаков прецессии, что указывает на то, что овальная орбита, вероятно, возникла во время формирования системы, а не из-за эффектов вращения.

Гонсало Моррас из Автономного университета Мадрида и Института гравитационной физики Макса Планка отметил:

«Это убедительное доказательство того, что не все пары нейтронная звезда — чёрная дыра имеют одинаковое происхождение. Эксцентричная орбита указывает на формирование в среде, где многие звёзды взаимодействуют гравитационно».

Более сложная картина космических слияний

Полученные результаты ставят под сомнение широко распространённую идею о том, что все слияния систем «нейтронная звезда — чёрная дыра» формируются по одному основному сценарию. Вместо этого исследование показывает, что может существовать несколько путей формирования, некоторые из которых связаны с плотными звёздными средами, где часто происходят гравитационные взаимодействия.

Работа также помогает объяснить растущее разнообразие компактных двойных систем, обнаруживаемых по гравитационным волнам. По мере того как детекторы будут фиксировать всё больше событий, астрономы ожидают найти новые необычные системы, которые раскроют дополнительные пути возникновения этих мощных космических столкновений.

📖 - http://dx.doi.org/10.3847/2041-8213/ae474c