Επιστήμονες ανακάλυψαν ότι μαύρες τρύπες και αστέρες νετρονίων μπορούν να συγχωνευτούν κινούμενοι σε ελλειπτικές — και όχι κυκλικές — τροχιές, ανατρέποντας τις μέχρι τώρα παραδοχές για τον τρόπο που σχηματίζονται αυτά τα ακραία ζεύγη. Η ανακάλυψη βασίστηκε στην ανάλυση βαρυτικών κυμάτων από μια συγχώνευση που έγινε 910 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Όταν δύο από τα πιο ακραία αντικείμενα του σύμπαντος — μια μαύρη τρύπα και ένας αστέρας νετρονίων — αρχίζουν να στροβιλίζονται ο ένας γύρω από τον άλλον πριν συγχωνευτούν, τι σχήμα έχει η τροχιά τους; Μέχρι πρόσφατα, η επικρατούσα απάντηση ήταν απλή: κυκλική. Νέα έρευνα δείχνει ότι η πραγματικότητα είναι πολύ πιο ενδιαφέρουσα.
Μια ομάδα επιστημόνων ανέλυσε το σήμα βαρυτικών κυμάτων που καταγράφηκε από τους ανιχνευτές LIGO και Virgo και φέρει την ονομασία GW200105. Το σήμα αυτό προήλθε από τη συγχώνευση μιας μαύρης τρύπας με έναν αστέρα νετρονίων, σε απόσταση περίπου 910 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη. Το αποτέλεσμα της σύγκρουσης ήταν μια νέα μαύρη τρύπα με μάζα περίπου 13 φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο. Αυτό που έκανε τη διαφορά στην ανάλυση ήταν ένα νέο μοντέλο βαρυτικών κυμάτων που αναπτύχθηκε στο Ινστιτούτο Αστρονομίας Βαρυτικών Κυμάτων του Πανεπιστημίου του Μπέρμιγχαμ. Το μοντέλο αυτό επέτρεψε στους ερευνητές να υπολογίσουν με ακρίβεια τη μορφή της τροχιάς των δύο αντικειμένων λίγο πριν τη συγχώνευσή τους — και αυτό που βρήκαν ήταν απροσδόκητο.
Η τροχιά ήταν ελλειπτική, όχι κυκλική. Και η έλλειψη “precession” — δηλαδή της χαρακτηριστικής κλόνησης που συνήθως παρατηρείται σε τέτοια συστήματα — έδινε επιπλέον πληροφορίες για την ιστορία του ζεύγους. «Η τροχιά τα λέει όλα», εξήγησε η Patricia Schmidt, μέλος της ερευνητικής ομάδας από το Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ. «Το ελλειπτικό σχήμα της λίγο πριν τη συγχώνευση δείχνει ότι αυτό το σύστημα δεν εξελίχθηκε ήσυχα στην απομόνωσή του, αλλά σχεδόν σίγουρα διαμορφώθηκε από βαρυτικές αλληλεπιδράσεις με άλλα άστρα ή έναν τρίτο σύντροφο.»
Η ανακάλυψη έχει και πρακτικές συνέπειες: όταν οι ερευνητές υπέθεταν κυκλική τροχιά, υποτιμούσαν τη μάζα της μαύρης τρύπας — την υπολόγιζαν στις 9 ηλιακές μάζες αντί για τις πραγματικές 13. Αυτό σημαίνει ότι προηγούμενες μετρήσεις παρόμοιων συγχωνεύσεων ενδέχεται να χρειαστούν επανεξέταση. «Αυτή είναι πειστική απόδειξη ότι δεν μοιράζονται όλα τα ζεύγη αστέρα νετρονίων-μαύρης τρύπας την ίδια καταγωγή», τόνισε ο Gonzalo Morras από το Universidad Autónoma de Madrid. «Η εκκεντρική τροχιά υποδηλώνει ότι γεννήθηκε σε ένα περιβάλλον όπου πολλά άστρα αλληλεπιδρούν βαρυτικά.»
Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύτηκαν στο Astrophysical Journal Letters, υποδηλώνουν ότι υπάρχουν πολλαπλοί τρόποι με τους οποίους μπορεί να προκύψει μια τέτοια συγχώνευση — και όχι ένα μοναδικό, κυρίαρχο σενάριο σχηματισμού. Αυτό εξηγεί εν μέρει γιατί οι αστρονόμοι βλέπουν ολοένα και μεγαλύτερη ποικιλομορφία στα συστήματα διπλών αστρικών υπολειμμάτων που παρατηρούν. Το σύμπαν, για άλλη μια φορά, αποδεικνύεται πιο πολύπλοκο — και πιο ενδιαφέρον — από ό,τι περιμέναμε.
