Слияние GW200105: эксцентричная орбита черной дыры и нейтронной звезды уточняет модели бинарных систем

Научное сообщество в 2026 году продолжает анализ последствий регистрации гравитационно-волнового сигнала GW200105. Этот сигнал, зафиксированный коллаборациями обсерваторий LIGO и Virgo, предоставил первое убедительное свидетельство слияния черной дыры и нейтронной звезды, произошедшего на расстоянии около 910 миллионов световых лет от Земли. В результате этого события сформировалась новая черная дыра с расчетной массой приблизительно 13 масс Солнца.

Ключевой прорыв стал результатом повторного анализа данных GW200105 с применением усовершенствованной гравитационно-волновой модели, разработанной в Институте гравитационно-волновой астрономии Бирмингемского университета. Ученые, включая Патрисию Шмидт, использовали этот метод для точного определения орбитальных параметров объектов-предшественников до их финального сближения. Анализ впервые предоставил доказательства того, что орбита была эксцентричной, то есть эллиптической, что противоречит ранее устоявшимся представлениям о почти идеально круговых траекториях в подобных бинарных системах. Результаты изысканий были официально представлены в «The Astrophysical Journal Letters» 11 марта 2026 года.

Шмидт и ее коллеги пришли к выводу, что высокая эксцентричность орбиты является прямым следствием динамического формирования, предполагающего тесное гравитационное влияние внешних факторов, таких как другие звезды или наличие третьего компаньона в системе. Герайнт Праттен из Бирмингемского университета отметил, что эллиптическая форма указывает на хаотичную историю системы. Это переосмысление орбитальной геометрии позволило скорректировать ранние оценки масс, полученные на основе допущения о круговой орбите. Предыдущие расчеты, основанные на круговой модели, занижали массу черной дыры до 9 солнечных масс и завышали массу нейтронной звезды до 2 солнечных масс.

Новая модель подтвердила массу черной дыры в 13 солнечных масс и исключила возможность круговой орбиты с уровнем достоверности, превышающим 99,5 процента, что было установлено с помощью байесовского статистического анализа. Это открытие требует ревизии теоретических моделей, описывающих каналы формирования этих экстремальных двойных систем. Гонсало Моррас из Автономного университета Мадрида указал, что это является доказательством того, что не все пары «черная дыра – нейтронная звезда» имеют общее происхождение. Исследователи, в том числе специалисты из Института гравитационной физики Макса Планка, впервые смогли одновременно измерить эксцентриситет и отсутствие значительной спиновой прецессии в системе. Отсутствие прецессии, по мнению ученых, свидетельствует о том, что эксцентриситет был заложен на этапе формирования, а не индуцирован спиновыми эффектами во время сближения.

Расширение каталога эксцентричных слияний поможет астрофизикам собрать статистику для определения доли систем, рожденных в результате динамических взаимодействий в плотных звездных средах, таких как шаровые скопления. Это открывает новую эру в гравитационно-волновой астрономии, где учет эксцентриситета становится обязательным для точной интерпретации будущих наблюдений.