Wie nähern sich Schwarze Löcher und Neutronensterne einander an, bevor sie verschmelzen? Ihre Umlaufbahnen wurden bislang als kreisförmig angenommen, mit einer spiralförmigen Annäherung vor dem endgültigen Kontakt. Eine kürzliche Beobachtung stellt unser Wissen in Frage, und das ändert alles, einschließlich der Masse des bei der Fusion entstehenden Objekts.
Dieser Durchbruch ist das Ergebnis der Analyse von Gravitationswellen, die von Instrumenten wie LIGO und Virgo erfasst wurden. Das Signal mit der Bezeichnung GW200105 stammt von einer Fusion, die etwa 910 Millionen Lichtjahre entfernt stattfand und ein Schwarzes Loch und einen Neutronenstern beteiligte.
Eine Illustration eines exzentrischen Neutronenstern-Schwarzes-Loch-Binärsystems. Die Bahn des Neutronensterns ist in Blau und die Bewegung des Schwarzen Lochs in Orange dargestellt, während die beiden Objekte umeinander kreisen.
Bildnachweis: Geraint Pratten, Royal Society University Research Fellow, University of Birmingham Um die Umlaufbahnen vor der Fusion zu untersuchen, nutzte ein Team ein an der Universität Birmingham entwickeltes Modell. Die Forscher untersuchten die Oszillationen oder 'Präzession' und stellten deren Abwesenheit fest, was auf eine ovale statt einer kreisförmigen Bahn schließen lässt. Die elliptische Form der Umlaufbahn deutet darauf hin, dass sich das System nicht isoliert entwickelt hat. Die Wissenschaftler schätzen, dass es von anderen Sternen oder einem dritten Objekt beeinflusst wurde, was die Entstehungsszenarien dieser Paare verändert.
Ausgehend von der anfänglichen Annahme kreisförmiger Umlaufbahnen wurde die Masse des bei der Fusion entstandenen Schwarzen Lochs auf etwa 9 Sonnenmassen geschätzt. Die neuen Berechnungen, die auf der ovalen Umlaufbahn basieren, offenbaren eine höhere Masse von etwa 13 Sonnenmassen.
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The Astrophysical Journal Letters, beschreiben diese Ergebnisse mehrere mögliche Wege für die Entstehung dieser binären Systeme. In Zukunft könnten neue Detektionen von Gravitationswellen diese Modelle bestätigen. Die Forscher hoffen, mehr über die Entstehungsbedingungen dieser extremen Paare zu erfahren und so den Weg für eine präzisere und dynamischere Astronomie zu ebnen.
Quelle: The Astrophysical Journal Letters