Sygnał GW200105: Ekscentryczna orbita czarnej dziury i gwiazdy neutronowej wymusza rewizję modeli kosmicznych

W 2026 roku świat nauki wciąż intensywnie analizuje przełomowe dane pochodzące z detekcji sygnału fal grawitacyjnych GW200105. To niezwykłe zjawisko, zarejestrowane przez międzynarodowe kolaboracje obserwatoriów LIGO oraz Virgo, dostarczyło pierwszego tak przekonującego dowodu na fuzję czarnej dziury z gwiazdą neutronową. Do tego kosmicznego kataklizmu doszło w ogromnej odległości około 910 milionów lat świetlnych od Ziemi, a jego bezpośrednim efektem było powstanie nowej czarnej dziury o masie szacowanej na około 13 mas Słońca.

Kluczowy postęp w zrozumieniu tego zdarzenia stał się możliwy dzięki ponownemu zbadaniu danych GW200105 przy wykorzystaniu nowatorskiego modelu fal grawitacyjnych. Został on opracowany przez ekspertów z Instytutu Astronomii Fal Grawitacyjnych na Uniwersytecie w Birmingham. Zespół badawczy, w którym istotną rolę odegrała Patricia Schmidt, zastosował tę zaawansowaną metodę do precyzyjnego określenia parametrów orbitalnych obu obiektów tuż przed ich ostatecznym zderzeniem. Analiza ta po raz pierwszy w historii dostarczyła dowodów na to, że orbita układu była ekscentryczna, czyli eliptyczna. Odkrycie to stoi w wyraźnej sprzeczności z dotychczasowymi teoriami, które zakładały niemal idealnie kołowe trajektorie w tego typu układach binarnych. Wyniki tych przełomowych badań zostały oficjalnie zaprezentowane w czasopiśmie „The Astrophysical Journal Letters” w dniu 11 marca 2026 roku.

Patricia Schmidt wraz ze swoim zespołem doszła do wniosku, że wysoka ekscentryczność orbity jest bezpośrednim skutkiem dynamicznego procesu formowania się układu. Taka charakterystyka sugeruje, że na system oddziaływały silne czynniki zewnętrzne, takie jak grawitacja innych gwiazd lub obecność trzeciego obiektu towarzyszącego. Geraint Pratten z Uniwersytetu w Birmingham zaznaczył, że eliptyczny kształt orbity stanowi wyraźny ślad burzliwej i chaotycznej przeszłości tego układu. Nowe spojrzenie na geometrię orbitalną pozwoliło naukowcom skorygować wcześniejsze szacunki mas, które opierały się na błędnym założeniu o ruchu po okręgu. Poprzednie analizy, wykorzystujące model kołowy, znacząco zaniżały masę czarnej dziury do poziomu 9 mas Słońca, jednocześnie zawyżając masę gwiazdy neutronowej do 2 mas Słońca.

Zastosowanie nowego modelu nie tylko potwierdziło masę czarnej dziury na poziomie 13 mas Słońca, ale również wykluczyło możliwość istnienia orbity kołowej z pewnością przekraczającą 99,5 procent. Wynik ten uzyskano dzięki rygorystycznej statystycznej analizie bayesowskiej. Tak znaczące odkrycie wymusza głęboką rewizję modeli teoretycznych, które opisują kanały powstawania tych ekstremalnych układów podwójnych. Gonzalo Morras z Uniwersytetu Autonomicznego w Madrycie wskazał, że jest to jednoznaczny dowód na zróżnicowane pochodzenie par składających się z czarnej dziury i gwiazdy neutronowej – nie wszystkie one muszą wywodzić się z tego samego układu macierzystego.

Badacze, wśród których znaleźli się również specjaliści z Instytutu Fizyki Grawitacyjnej im. Maxa Plancka, po raz pierwszy zdołali przeprowadzić jednoczesny pomiar ekscentryczności oraz braku istotnej precesji spinowej w systemie. Zdaniem naukowców, brak precesji świadczy o tym, że eliptyczność orbity została nadana układowi już w momencie jego narodzin, a nie była efektem oddziaływań spinowych podczas zbliżania się obiektów do siebie. To rozróżnienie ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia mechaniki powstawania tak rzadkich par obiektów zwartych.

Dalsze rozszerzanie katalogu fuzji o charakterze ekscentrycznym pozwoli astrofizykom na zgromadzenie cennych danych statystycznych. Dzięki nim możliwe będzie określenie, jak duża część takich systemów powstaje w wyniku dynamicznych interakcji w gęstych środowiskach gwiezdnych, takich jak gromady kuliste. Odkrycie to wyznacza początek nowej ery w astronomii fal grawitacyjnych, w której uwzględnianie ekscentryczności staje się niezbędnym elementem poprawnej i precyzyjnej interpretacji przyszłych obserwacji wszechświata.