За последние шесть лет астрономы наблюдали, как черные дыры сливаются с черными дырами, а нейтронные звезды сталкиваются с нейтронными звездами. Теперь ученые впервые обнаружили черную дыру, которая соединяется с нейтронной звездой.
То, что мы видели раньше
Детекторы гравитационных волн , такие как LIGO , Virgo и KAGRA, предназначены для обнаружения ряби в пространстве-времени от компактных объектов в двойных системах. За первые два с половиной наблюдения LIGO/Virgo (O1, O2 и O3a) детекторы выявили 48 примеров связей между черными дырами и 2 связи между нейтронными звездами. Но теория предсказывает, что должны иметь место и слияния черных дыр с нейтронными звездами!
В настоящее время команда LIGO/Virgo опубликовала первые результаты второй половины третьего периода наблюдений (O3b) — в том числе два обнаружения объекта массы черной дыры, сталкивающегося с объектом массы нейтронной звезды.
Что они нашли
Сотрудники наблюдали два отдельных события с разницей в 10 дней, используя детекторы LIGO в Ливингстоне и Хэнфорде и детектор Virgo в Европе:
- GW200105 был обнаружен LIGO Livingston и Virgo (LIGO Hanford в то время был временно отключен), и сигнал согласуется с черной дырой массой 9 солнечных, столкнувшейся с нейтронной звездой массой 1,9 солнечной.
- GW200115 зафиксировал все три детектора LIGO/Virgo, и сигнал согласуется со столкновением черной дыры массой 6 Солнц с нейтронной звездой массой 1,5 массы Солнца.
До сих пор не было обнаружено никаких электромагнитных сигнатур, связанных с каким-либо из этих событий, но если нейтронные звезды были целиком поглощены черными дырами, а не разорваны на части, то таких сигнатур ожидать не приходится.
Нет никаких электромагнитных доказательств того, что вторым компонентом были нейтронные звезды, и ученые полагаются на измерения их массы по сигналам гравитационных волн. Сравнивая эти измерения с массами известных нейтронных звезд в нашей галактике, становится ясно, что обе звезды находятся в пределах ожидаемого диапазона масс нейтронных звезд.
Что мы можем из этого извлечь
Хотя ученые рады, наконец, завершить «семейный портрет» соединений компактных объектов, GW200105 и GW200115 — это больше, чем веха — они также несут ценную информацию.
Во-первых, комбинация этих двух сигналов позволила ученым начать оценивать скорость, с которой черные дыры соединяются с нейтронными звездами. Предполагая, что GW200105 и GW200115 являются репрезентативными для более широкой популяции, авторы заключают, что кубический гигапарсек в год имеет ~ 12-120 таких соединений (т. е. примерно одно в месяц на расстоянии в миллиард световых лет ).
Эта скорость, в свою очередь, дает представление о том, как могли образоваться эти бинарные системы. Разные каналы формирования предполагают разную скорость плавления. В настоящее время оценочная частота больше всего соответствует предсказанной для двойных систем, сформированных изолированно или в молодых звездных скоплениях . Напротив, динамическое формирование двойных систем в плотных ядерных звездных скоплениях и шаровых скоплениях предсказывает более низкую скорость слияния.
Слишком рано делать твердые выводы, и ученые будут в лучшем положении, чтобы понять относительный вклад этих различных каналов, поскольку в будущем они будут больше обнаруживать двойные черные дыры и нейтронные звезды. Благодаря недавно запущенному KAGRA и скорому возвращению LIGO/Virgo с дополнительными улучшениями, астрономы могут надеяться увидеть еще много таких открытий в будущем, поскольку они продолжают расширять свое представление о Вселенной в гравитационных волнах.
