Загадка «сжатых» орбит: новое открытие о слиянии черных дыр

Ученые начали раскрывать тайну катастрофического столкновения двух черных дыр, которые, как кажется, встретились на редко наблюдаемой «сжатой» орбите.

Слияние бинарных черных дыр — это одно из немногих событий, зафиксированных детекторами Лазерного интерферометра гравитационных волн (LIGO) в США и его итальянским аналогом Virgo, при этом имеется доказательство наличия заметной эксцентриситета — формы орбиты, более овальной, чем круглая, вблизи времени слияния.

Международная команда исследователей использовала симуляции трех возможных сценариев формирования этого события, известного как GW200208_222617. Выводы указывают на то, что оно, вероятно, образовалось в тройной системе звезд или в другой плотно насыщенной системе, такой как звездный кластер.

Их исследования, представленные в Physical Review D, могут помочь ученым усовершенствовать свои методы выявления эволюционных источников бинарных черных дыр в наблюдаемой вселенной, раскрывая больше подробностей об условиях, в которых эти бинарные системы встречаются и сливаются.

Ведущий автор исследования, доктор Изобель Ромеро-Шоу, отметила: «Уверенное определение эксцентриситета имеет решающее значение для понимания того, как образуются бинарные черные дыры, которые мы наблюдаем с помощью гравитационных волн. Большинство бинарных систем, существующих в течение длительного времени, будут иметь круглые орбиты. Если орбита сжатая или эксцентричная, это может означать, что бинарная система либо образовалась относительно недавно, либо ее орбита была приведена к более высокому эксцентриситету из-за взаимодействий с внешними факторами, такими как газ или третий объект».

Доктор Ромеро-Шоу добавила: «Сравнивая свойства GW200208_222617 с предсказаниями симуляций бинарных черных дыр, мы выяснили, что гораздо вероятнее всего, что они образовались в тройной системе или плотном кластере, чем в активном галактическом ядре».

Это событие, зафиксированное в рамках третьего наблюдательного цикла сотрудничества LIGO-Virgo-KAGRA, было идентифицировано различными группами, использовавшими разные методы анализа, как содержащее доказательства обнаружимой орбитальной эксцентриситета.

Команда надеется, что их исследование побудит моделировщиков гравитационных волн разработать более продвинутые модели, чтобы можно было с уверенностью фиксировать эксцентриситет и подтверждать эволюционные источники таких бинарных черных дыр.

Тем не менее, результаты исследования показывают, что еще предстоит много работы, пока ученые смогут четко определить каналы формирования черных дыр и их различные эволюционные пути.