Sự kiện GW200105: Quỹ đạo lệch tâm của hố đen và sao neutron thúc đẩy việc tái định nghĩa các mô hình hệ nhị phân

Trong năm 2026, cộng đồng khoa học quốc tế vẫn đang tiếp tục đi sâu vào phân tích những hệ quả từ việc đăng ký tín hiệu sóng hấp dẫn mang tên GW200105. Được ghi nhận bởi sự hợp tác giữa các đài quan sát LIGO và Virgo, tín hiệu này đã cung cấp bằng chứng thuyết phục đầu tiên về một vụ sáp nhập giữa một hố đen và một sao neutron, diễn ra tại một khoảng cách khổng lồ lên tới 910 triệu năm ánh sáng so với Trái Đất. Kết quả của sự kiện thiên văn dữ dội này là sự hình thành của một hố đen mới với khối lượng ước tính đạt xấp xỉ 13 lần khối lượng Mặt Trời.

Bước đột phá quan trọng này là thành quả của quá trình tái phân tích dữ liệu GW200105 bằng cách sử dụng mô hình sóng hấp dẫn tiên tiến được phát triển tại Viện Thiên văn học Sóng hấp dẫn thuộc Đại học Birmingham. Các nhà khoa học, trong đó có chuyên gia Patricia Schmidt, đã áp dụng phương pháp này để xác định chính xác các thông số quỹ đạo của các vật thể tiền thân trước khi chúng tiến tới giai đoạn va chạm cuối cùng. Lần đầu tiên, các phân tích đã đưa ra bằng chứng cho thấy quỹ đạo của chúng mang tính lệch tâm, hay nói cách khác là hình elip, điều này hoàn toàn trái ngược với những quan niệm truyền thống trước đây vốn cho rằng các hệ nhị phân tương tự luôn di chuyển theo quỹ đạo gần như tròn hoàn hảo. Những phát hiện này đã được công bố chính thức trên tạp chí chuyên ngành «The Astrophysical Journal Letters» vào ngày 11 tháng 3 năm 2026.

Schmidt và các đồng nghiệp đã đi đến kết luận rằng độ lệch tâm cao của quỹ đạo là hệ quả trực tiếp từ quá trình hình thành động lực học, gợi mở về sự ảnh hưởng trọng lực mạnh mẽ từ các yếu tố bên ngoài, chẳng hạn như các ngôi sao lân cận hoặc sự hiện diện của một vật thể đồng hành thứ ba trong hệ thống. Nhà nghiên cứu Geraint Pratten từ Đại học Birmingham nhấn mạnh rằng hình dạng elip là minh chứng cho một lịch sử hình thành đầy hỗn loạn của hệ thống này. Việc đánh giá lại hình học quỹ đạo đã cho phép các nhà khoa học điều chỉnh những ước tính sai lệch trước đó về khối lượng vốn dựa trên giả định quỹ đạo tròn. Cụ thể, các tính toán cũ dựa trên mô hình tròn đã hạ thấp khối lượng hố đen xuống chỉ còn 9 lần khối lượng Mặt Trời và thổi phồng khối lượng của sao neutron lên mức 2 lần khối lượng Mặt Trời.

Mô hình mới không chỉ xác nhận khối lượng hố đen ở mức 13 lần khối lượng Mặt Trời mà còn loại trừ khả năng tồn tại quỹ đạo tròn với mức độ tin cậy vượt quá 99,5%, dựa trên các phân tích thống kê Bayes chuyên sâu. Khám phá này đòi hỏi một sự xem xét lại toàn diện đối với các mô hình lý thuyết mô tả các kênh hình thành của những hệ nhị phân cực đoan này. Gonzalo Morras từ Đại học Tự trị Madrid chỉ ra rằng đây là bằng chứng cho thấy không phải tất cả các cặp «hố đen – sao neutron» đều có chung nguồn gốc tiến hóa. Các nhà nghiên cứu, bao gồm cả các chuyên gia từ Viện Vật lý Trọng lực Max Planck, lần đầu tiên đã có thể đo lường đồng thời độ lệch tâm và sự thiếu hụt đáng kể của hiện tượng tiến động spin (spin precession) trong hệ thống. Theo các nhà khoa học, việc thiếu tiến động cho thấy độ lệch tâm đã được hình thành ngay từ giai đoạn đầu, chứ không phải do các hiệu ứng spin gây ra trong quá trình các vật thể tiến lại gần nhau.

Việc mở rộng danh mục các vụ sáp nhập có quỹ đạo lệch tâm sẽ giúp các nhà vật lý thiên văn thu thập dữ liệu thống kê cần thiết để xác định tỷ lệ các hệ thống được sinh ra từ các tương tác động lực học trong môi trường sao dày đặc, chẳng hạn như các cụm sao cầu. Điều này mở ra một kỷ nguyên mới trong ngành thiên văn học sóng hấp dẫn, nơi việc xem xét độ lệch tâm trở thành một yêu cầu bắt buộc để giải mã chính xác các quan sát trong tương lai. Sự hiểu biết sâu sắc hơn về các hiện tượng này không chỉ làm phong phú thêm kiến thức về vũ trụ mà còn giúp tinh chỉnh các công cụ dự báo về sự tiến hóa của các thiên thể trong không gian sâu thẳm.