Les astronomes ont découvert des preuves qu'un trou noir et une étoile à neutrons ont fusionné en suivant une orbite inhabituellement ovale, remettant en question les attentes de trajectoires circulaires dans de tels événements. La découverte provient d'une réanalyse des données d'ondes gravitationnelles de l'événement connu sous le nom de GW200105. Cette trouvaille suggère que le système s'est formé dans un environnement stellaire dynamique.
Dans une étude publiée le 11 mars dans The Astrophysical Journal Letters, des chercheurs de l'University of Birmingham, de l'Universidad Autónoma de Madrid et du Max Planck Institute for Gravitational Physics ont analysé des données des détecteurs LIGO et Virgo. Ils se sont concentrés sur le signal d'onde gravitationnelle GW200105, qui provenait de la fusion d'une étoile à neutrons et d'un trou noir. La fusion a produit un nouveau trou noir d'environ 13 masses solaires nnL'équipe a utilisé un nouveau modèle développé à l'Institute of Gravitational Wave Astronomy de l'University of Birmingham pour évaluer l'excentricité de l'orbite et toute précession liée à la rotation. Leur analyse bayésienne a comparé des milliers de modèles théoriques au signal, concluant avec une confiance de 99,5 % qu'une orbite circulaire était hautement improbable. Il s'agit de la première mesure conjointe de l'excentricité et de la précession dans une fusion étoile à neutrons-trou noir. nnDr Patricia Schmidt, de l'University of Birmingham, a déclaré : « Cette découverte nous fournit des indices essentiels sur la manière dont ces objets extrêmes se rapprochent. Elle indique que nos modèles théoriques sont incomplets et soulève de nouvelles questions sur l'endroit de l'Univers où naissent de tels systèmes. » nnGeraint Pratten, chargé de recherche universitaire Royal Society à l'University of Birmingham, a ajouté : « L'orbite livre le secret. Sa forme elliptique juste avant la fusion montre que ce système n'a pas évolué paisiblement en isolation, mais a été très probablement façonné par des interactions gravitationnelles avec d'autres étoiles, ou peut-être un troisième compagnon. » nnLes analyses antérieures de GW200105 avaient supposé une orbite circulaire, entraînant une sous-estimation de la masse du trou noir et une surestimation de celle de l'étoile à neutrons. La nouvelle étude n'a trouvé aucune preuve forte de précession, suggérant que l'excentricité est probablement apparue lors de la formation du système. nnGonzalo Morras, de l'Universidad Autónoma de Madrid et du Max Planck Institute, a observé : « Ceci constitue une preuve convaincante que toutes les paires étoile à neutrons-trou noir ne partagent pas la même origine. L'orbite excentrique suggère un lieu de formation dans un environnement où de nombreuses étoiles interagissent gravitationnellement. » nnLa recherche met en évidence de multiples voies de formation pour ces fusions, en particulier dans des régions stellaires denses, et s'inscrit dans la diversité croissante des détections d'ondes gravitationnelles.