Гравітаційно-хвильова обсерваторія LIGO виявила рідкісний сплеск гравітаційних хвиль від злиття нейтронної зірки і компактного об’єкта, що потрапляє в масовий розрив між нейтронними зірками і чорними дірами. Передбачається, що це чорна діра з рекордно легкою масою. Препринт роботи доступний на сайті LIGO.
У травні 2023 року розпочався четвертий цикл спостережень гравітаційно-хвильових обсерваторій Advanced LIGO, Advanced Virgo і KAGRA. Три попередні серії спостережень, по-перше, започаткували практичну гравітаційно-хвильову астрономію, а, по-друге, дали змогу зробити низку ключових відкриттів, як-от перші спостереження злиття чорних дір зоряних мас, злиття чорної діри зоряної маси з нейтронною зіркою і злиття двох нейтронних зірок. В останньому випадку вдалося провести паралельні спостереження в електромагнітному діапазоні за результатом злиття у вигляді кілонової.
Однією з цікавих поточних проблем у галузі дослідження компактних об’єктів є масовий розрив між максимальною масою нейтронної зірки, що не обертається, та мінімальною масою чорної діри зоряної маси, в діапазоні 3-5 мас Сонця. Нестача об’єктів з такими масами ґрунтується насамперед на спостереженнях за рентгенівськими подвійними системами в Чумацькому Шляху, що містять компактний об’єкт. Протяжність розриву і його верхня межа залишаються предметом суперечок, як і питання про те, чи можуть методики спостереження або будь-які ефекти, пов’язані з еволюцією зірок у подвійних системах, призвести до існування розриву.
Група астрономів із колаборацій LIGO, Virgo і KAGRA повідомила про виявлення гравітаційних хвиль від злиття нейтронної зірки і компактного об’єкта, що потрапляє в масовий розрив між нейтронними зірками і чорними дірами. Сплеск GW230529 був виявлений одним із двох детекторів LIGO ввечері 29 травня 2023 року, всі інші обсерваторії або були відключені від мережі, або не володіли необхідною чутливістю для спостереження цього сплеску.
Модель злиття, що підходить під дані спостережень, свідчить про те, що до злиття це була асиметрична компактна подвійна система. Маса першого компонента становить близько 1,2-2 мас Сонця з піком біля 1,4 маси Сонця, що узгоджується з розподілом мас відомих нейтронних зірок, включно з галактичними пульсарами. Маса другого компонента перебуває в межах 2,5-4,5 мас Сонця, з піком біля 3,6 мас Сонця.
Передбачається, що другий компонент системи все ж є чорною дірою. Якщо це справді так, то це рекордно легка чорна діра, яка зменшує ймовірну мінімальну масу чорних дір і збільшує ймовірну швидкість злиттів з одним компонентом із масою в діапазоні масового розриву. Малоймовірно, що така чорна діра утворилася внаслідок прямого колапсу, проте можливий механізм акреції речовини на нейтронну зірку з подальшим колапсом, або це можуть пояснити деякі моделі вибухів масивних зірок внаслідок гравітаційного колапсу ядра.
