Astronomowie lepiej zrozumieli, jak wygląda połączenie dwóch czarnych dziur

Naukowcy uchwycili połączenie dwóch czarnych dziur, odkryli, że zbliżały się one do siebie po rzadko obserwowanej „spłaszczonej” orbicie.

.Badane połączenie dwóch czarnych dziur było jednym z niewielu zjawisk zaobserwowanych dzięki detektorom fal grawitacyjnych Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) znajdującego się w Stanach Zjednoczonych i jego włoski odpowiednik Virgo, w których wykryto ekscentryczność – kształt orbity, który w momencie zbliżania się do siebie obiektów był bardziej owalny niż okrągły.

W ramach nowego badania, astronomowie z Cardiff University, wykorzystali symulacje trzech możliwych scenariuszy powstania tego szczególnego zdarzenia, znanego jako GW200208_222617. Doszli do wniosku, że prawdopodobnie powstało ono w potrójnym układzie ciał niebieskich lub innym gęstym układzie, takim jak gromada gwiazd. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Physical Review D.

Dzięki tym obserwacjom naukowcy będą mogli udoskonalić techniki wykrywania tego rodzaju źródeł w obserwowalnym wszechświecie oraz dowiedzieć się więcej o środowisku, w którym podwójne czarne dziury spotykają się łączą, jak również o samych obiektach.

„Pewne wykrywanie ekscentryczności ma kluczowe znaczenie dla identyfikacji sposobu powstawania podwójnych czarnych dziur, które obserwujemy za pomocą fal grawitacyjnych. Większość układów podwójnych, które istnieją od dawna, ma orbity kołowe. Jeśli orbita jest spłaszczona lub ekscentryczna, oznacza to, że układ podwójny powstał stosunkowo niedawno – być może jego składniki dopiero się spotkały – lub że orbita została doprowadzona do większej ekscentryczności poprzez interakcje z materią zewnętrzną, taką jak gaz lub trzeci obiekt” – mówi Isobel Romero-Shaw z Cardiff University.

„Porównując właściwości GW200208_222617 z przewidywaniami wynikającymi z symulacji ewolucji podwójnych czarnych dziur w potrójnych układach, gęstych gromadach gwiazd i aktywnych jądrach galaktyk, stwierdziliśmy, że znacznie bardziej prawdopodobne jest, iż powstała ona w potrójnym układzie lub gęstej gromadzie niż w aktywnym jądrze galaktycznym” – dodaje.

Analizując inne właściwości obiektu i porównując je z przewidywaniami dotyczącymi różnych możliwości jego powstawania, astronomowie zaczęli zawężać zakres prawdopodobnych scenariuszy powstawania tej pary – a tym samym wielu innych wykrytych obiektów.

„Ekscentryczność jest niepodważalnym dowodem na to, że układ podwójny nie powstał w całkowitej izolacji – gdyby ewoluował samodzielnie, zapewne poruszałby się inaczej. Pozwala nam to zawęzić zakres możliwości. Ma to znaczenie dla pozostałej wykrytej populacji, ponieważ tylko niewielka część podwójnych czarnych dziur będzie zbliżać się w ten sposób do siebie. Oznacza to, że jeśli wykryto jedno ekscentryczne zdarzenie, wiele innych podwójnych czarnych dziur, które zaobserwowaliśmy, prawdopodobnie również powstało w ten sam sposób” – wyjaśnia Isobel Romero-Shaw.

.Astronomowie mają nadzieję, że badania pomogą usprawnić metody wykrywania fal grawitacyjnych, co pomoże lepiej zrozumieć jak dokładnie wygląda połączenie czarnych dziur i pozwoli również dokładniej określać ich orbity.

Oprac. EG