Astrônomos descobriram evidências de que um buraco negro e uma estrela de nêutrons se fundiram seguindo uma órbita incomum em forma oval, desafiando as expectativas de trajetórias circulares em tais eventos. A descoberta vem de uma reanálise de dados de ondas gravitacionais do evento conhecido como GW200105. Esta descoberta sugere que o sistema se formou em um ambiente estelar dinâmico.
Num estudo publicado em 11 de março no The Astrophysical Journal Letters, pesquisadores da University of Birmingham, Universidad Autónoma de Madrid e do Max Planck Institute for Gravitational Physics analisaram dados dos detectores LIGO e Virgo. Eles se concentraram no sinal de onda gravitacional GW200105, que se originou da fusão de uma estrela de nêutrons e um buraco negro. A fusão resultou em um novo buraco negro de aproximadamente 13 vezes a massa do Sol. A equipe utilizou um novo modelo desenvolvido no Institute of Gravitational Wave Astronomy da University of Birmingham para avaliar a excentricidade da órbita e qualquer precessão relacionada com o spin. Sua análise bayesiana comparou milhares de modelos teóricos ao sinal, concluindo com 99,5% de confiança que uma órbita circular era altamente improvável. Isso marca a primeira medição de excentricidade e precessão juntas em uma fusão de estrela de nêutrons-buraco negro. Dr. Patricia Schmidt, da University of Birmingham, declarou: «Esta descoberta nos dá pistas vitais novas sobre como estes objetos extremos se unem. Ela nos diz que nossos modelos teóricos estão incompletos e levanta novas questões sobre onde no Universo tais sistemas nascem.» Geraint Pratten, um Royal Society University Research Fellow na University of Birmingham, acrescentou: «A órbita entrega o jogo. Sua forma elíptica logo antes da fusão mostra que este sistema não evoluiu tranquilamente em isolamento, mas foi quase certamente moldado por interações gravitacionais com outras estrelas, ou talvez um terceiro companheiro.» Análises anteriores de GW200105 assumiram uma órbita circular, levando a uma subestimação da massa do buraco negro e a uma superestimação da massa da estrela de nêutrons. O novo estudo não encontrou fortes evidências de precessão, indicando que a excentricidade provavelmente surgiu durante a formação do sistema. Gonzalo Morras, da Universidad Autónoma de Madrid e do Max Planck Institute, observou: «Isto é prova convincente de que nem todos os pares estrela de nêutrons-buraco negro compartilham a mesma origem. A órbita excêntrica sugere um berço em um ambiente onde muitas estrelas interagem gravitacionalmente.» A pesquisa aponta para múltiplos caminhos de formação para essas fusões, particularmente em regiões estelares densas, e está alinhada com a crescente diversidade de detecções de ondas gravitacionais.