Οι μαύρες τρύπες και οι αστέρες νετρονίων φαίνεται ότι δεν κινούνται πάντα σε κυκλικές τροχιές πριν συγκρουστούν και συγχωνευτούν, αλλά μπορούν να περιφέρονται η μία γύρω από την άλλη σε ελλειπτικές τροχιές. Η ανακάλυψη αυτή προσφέρει μια νέα διάσταση στην κατανόηση των ακραίων αυτών ουράνιων σωμάτων και αμφισβητεί προϋπάρχουσες θεωρίες για τη δημιουργία και εξέλιξη των λεγόμενων «μικτών δυαδικών συστημάτων».
Η ομάδα επιστημόνων που έκανε την ανακάλυψη μελέτησε τα σήματα βαρυτικών κυμάτων που προήλθαν από μια τέτοια σύγκρουση μαύρης τρύπας και αστέρα νετρονίων, γνωστή ως GW200105. Το φαινόμενο εντοπίστηκε από τα παρατηρητήρια LIGO και Virgo και συνέβη σε απόσταση περίπου 910 εκατομμυρίων ετών φωτός, δημιουργώντας μια νέα μαύρη τρύπα με μάζα περίπου 13 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του Ήλιου.
Νέα μοντέλα βαρυτικών κυμάτων
Καθοριστικό ρόλο στην ανακάλυψη έπαιξε ένα νέο μοντέλο βαρυτικών κυμάτων που αναπτύχθηκε στο Ινστιτούτο Αστρονομίας Βαρυτικών Κυμάτων του Πανεπιστημίου του Μπέρμιγχαμ. Το μοντέλο αυτό επέτρεψε στους ερευνητές να υπολογίσουν τις τροχιές των σωμάτων πριν από τη συγχώνευσή τους και να διαπιστώσουν ότι δεν υπήρχε «προκατάκλιση» ή μετατόπιση του άξονα περιστροφής τους.
Πρόκειται για την πρώτη φορά που τέτοια χαρακτηριστικά μετρώνται σε μια «μικτή συγχώνευση» μεταξύ μαύρης τρύπας και αστέρα νετρονίων – δύο καταλοίπων άστρων που έχουν καταρρεύσει βαρυτικά μετά τον «θάνατό» τους. Τα δεδομένα υποδεικνύουν πιθανή επίδραση ενός τρίτου, αόρατου αντικειμένου στο σύστημα.
Ελλειπτικές τροχιές και νέες θεωρίες
«Η ελλειπτική τροχιά δείχνει ξεκάθαρα ότι το σύστημα δεν εξελίχθηκε απομονωμένα, αλλά πιθανότατα επηρεάστηκε από βαρυτικές αλληλεπιδράσεις με άλλα άστρα ή έναν τρίτο συνοδό», δήλωσε η Patricia Schmidt από το Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ. Η ίδια πρόσθεσε ότι η ανακάλυψη αποκαλύπτει κενά στα θεωρητικά μοντέλα και ανοίγει νέα ερωτήματα για το πού σχηματίζονται τέτοια συστήματα στο Σύμπαν.
Μέχρι πρότινος, όταν οι ερευνητές θεωρούσαν κυκλικές τις τροχιές των σωμάτων, υπολόγιζαν τη μάζα της μαύρης τρύπας στις 9 ηλιακές μάζες και του αστέρα νετρονίων στις 2. Τα νέα δεδομένα, ωστόσο, οδηγούν σε διαφορετικά συμπεράσματα.
Διαφορετικές προελεύσεις και σχηματισμοί
«Αυτή είναι πειστική απόδειξη ότι δεν έχουν όλα τα ζεύγη μαύρης τρύπας και αστέρα νετρονίων κοινή προέλευση», ανέφερε ο Gonzalo Morras από το Αυτόνομο Πανεπιστήμιο της Μαδρίτης. «Η εκκεντρική τροχιά υποδηλώνει ότι το σύστημα γεννήθηκε σε περιβάλλον όπου πολλά άστρα αλληλεπιδρούν βαρυτικά».
Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τρόποι με τους οποίους μπορούν να σχηματιστούν συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών και αστέρων νετρονίων, κάτι που θα μπορούσε να εξηγήσει τη μεγάλη ποικιλία που παρατηρείται στα δυαδικά συστήματα αστρικών καταλοίπων. Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Astrophysical Journal Letters.
