Astrónomos han descubierto evidencia de que un agujero negro y una estrella de neutrones se fusionaron siguiendo una órbita elíptica inusual, desafiando las expectativas de trayectorias circulares en tales eventos. El descubrimiento proviene de un reanálisis de datos de ondas gravitacionales del evento conocido como GW200105. Este hallazgo sugiere que el sistema se formó en un entorno estelar dinámico.
En un estudio publicado el 11 de marzo en The Astrophysical Journal Letters, investigadores de la Universidad de Birmingham, la Universidad Autónoma de Madrid y el Max Planck Institute for Gravitational Physics analizaron datos de los detectores LIGO y Virgo. Se centraron en la señal de onda gravitacional GW200105, que se originó en la fusión de una estrella de neutrones y un agujero negro. La fusión resultó en un nuevo agujero negro de aproximadamente 13 veces la masa del Sol. El equipo utilizó un nuevo modelo desarrollado en el Institute of Gravitational Wave Astronomy de la Universidad de Birmingham para evaluar la excentricidad de la órbita y cualquier precesión relacionada con el espín. Su análisis bayesiano comparó miles de modelos teóricos con la señal, concluyendo con un 99,5 % de confianza que una órbita circular era altamente improbable. Esto marca la primera medición conjunta de excentricidad y precesión en una fusión de estrella de neutrones-agujero negro. La Dra. Patricia Schmidt, de la Universidad de Birmingham, declaró: «Este descubrimiento nos proporciona pistas vitales y nuevas sobre cómo se unen estos objetos extremos. Nos dice que nuestros modelos teóricos son incompletos y plantea nuevas preguntas sobre dónde en el Universo nacen tales sistemas». Geraint Pratten, investigador fellow de la Royal Society en la Universidad de Birmingham, añadió: «La órbita delata el secreto. Su forma elíptica justo antes de la fusión muestra que este sistema no evolucionó en silencio en aislamiento, sino que casi con seguridad fue moldeado por interacciones gravitacionales con otras estrellas, o quizás un tercer compañero». Análisis anteriores de GW200105 habían asumido una órbita circular, lo que llevó a una subestimación de la masa del agujero negro y una sobreestimación de la masa de la estrella de neutrones. El nuevo estudio no encontró evidencia fuerte de precesión, lo que indica que la excentricidad probablemente surgió durante la formación del sistema. Gonzalo Morras, de la Universidad Autónoma de Madrid y el Max Planck Institute, señaló: «Esto es una prueba convincente de que no todas las parejas de estrella de neutrones-agujero negro comparten el mismo origen. La órbita excéntrica sugiere un lugar de nacimiento en un entorno donde muchas estrellas interactúan gravitacionalmente». La investigación apunta a múltiples vías de formación para estas fusiones, particularmente en regiones estelares abarrotadas, y se alinea con la creciente diversidad de detecciones de ondas gravitacionales.