科學家在探索宇宙極端天體現象時取得新突破,發現黑洞與中子星在碰撞合并前并非以傳統理論預測的圓形軌道運行,而是呈現橢圓軌道特征。這一發現對恒星殘骸系統演化模型提出挑戰,相關研究成果已發表于《天體物理學雜志快報》。
研究團隊通過分析激光干涉引力波天文臺(LIGO)與室女座引力波探測器(Virgo)捕獲的GW200105事件信號,重構了約9.1億光年外發生的這場"混合合并"過程。傳統模型認為此類系統應通過圓形軌道逐漸靠近,但新開發的引力波模型顯示,合并前的軌道形態存在顯著偏心率,且天體幾乎未發生進動現象。
英國伯明翰大學引力波天文學研究所開發的創新分析工具成為關鍵突破口。該模型通過計算引力波信號中的軌道擺動特征,首次精確測量出黑洞與中子星合并前的軌道形態。研究顯示,最終形成的子黑洞質量約為太陽13倍,這一數值遠超此前基于圓形軌道假設的9倍太陽質量估算。
"軌道形態暴露了系統演化的真實過程,"項目成員帕特里夏·施密特指出,"橢圓軌道表明該系統在合并前必然受到第三顆天體的引力擾動,這顛覆了此類雙星系統在孤立環境中演化的傳統認知。"研究團隊推測,未被觀測到的第三顆天體可能通過引力相互作用改變了原有軌道形態。
西班牙馬德里自治大學貢薩洛·莫拉斯強調,偏心軌道的存在證明中子星-黑洞雙星具有多樣化的形成機制。此前基于圓形軌道的模型低估了黑洞質量,新發現表明這類系統的誕生環境可能位于恒星密集區域,其中復雜的引力相互作用塑造了獨特的演化路徑。
這項研究為理解極端天體合并現象開辟了新方向。科學家指出,合并軌道形態的多樣性解釋了觀測到的恒星雙星系統特征差異,未來需結合多信使天文觀測進一步驗證不同形成機制的存在比例。









