Astronomer har hittat bevis för att ett svart hål och en neutronstjärna smälte samman medan de följde en ovanlig ovalformad bana, vilket utmanar förväntningarna på cirkulära banor i sådana händelser. Upptäckten kommer från en omanalys av gravitationsvågsdata från händelsen känd som GW200105. Detta fynd tyder på att systemet bildades i en dynamisk stjärnmiljö.
I en studie publicerad den 11 mars i The Astrophysical Journal Letters analyserade forskare från University of Birmingham, Universidad Autónoma de Madrid och Max Planck Institute for Gravitational Physics data från LIGO- och Virgo-detektorerna. De fokuserade på gravitationsvågssignalen GW200105, som härstammade från sammansmältningen av en neutronstjärna och ett svart hål. Sammansmältningen resulterade i ett nytt svart hål ungefär 13 gånger solens massa. Teamet använde en ny modell utvecklad vid University of Birmingham's Institute of Gravitational Wave Astronomy för att bedöma banans excentricitet och eventuell spinrelaterad precession. Deras bayesianska analys jämförde tusentals teoretiska modeller med signalen och drog slutsatsen med 99,5 procents säkerhet att en cirkulär bana var mycket osannolik. Detta är den första mätningen av både excentricitet och precession tillsammans i en neutronstjärna–svart hål-sammansmältning. Dr. Patricia Schmidt från University of Birmingham sade: „Denna upptäckt ger oss vitala nya ledtrådar om hur dessa extrema objekt kommer samman. Det berättar för oss att våra teoretiska modeller är ofullständiga och väcker nya frågor om var i universum sådana system föds.“ Geraint Pratten, en Royal Society University Research Fellow vid University of Birmingham, tillade: „Banan avslöjar det hela. Dess elliptiska form strax före sammansmältningen visar att detta system inte utvecklades tyst i isolering utan nästan säkert formades av gravitationsinteraktioner med andra stjärnor, eller kanske en tredje följeslagare.“ Tidigare analyser av GW200105 hade antagit en cirkulär bana, vilket ledde till en underskattning av svart hålets massa och en överskattning av neutronstjärnans massa. Den nya studien fann inga starka bevis för precession, vilket indikerar att excentriciteten troligen uppstod under systemets bildande. Gonzalo Morras från Universidad Autónoma de Madrid och Max Planck Institute noterade: „Detta är övertygande bevis för att inte alla neutronstjärna–svart hål-par har samma ursprung. Den excentriska banan tyder på en födelseplats i en miljö där många stjärnor interagerar gravitationsmässigt.“ Forskningen pekar på flera bildningsvägar för dessa sammansmältningar, särskilt i tätbefolkade stjärnområden, och stämmer överens med den växande mångfalden av gravitationsvågsdetektioner.