黑洞-中子星并合首次发现椭圆轨道，改写宇宙双星形成史

科学家首次检测到黑洞-中子星并合中存在偏心椭圆轨道的可靠证据，这一发现挑战了关于这些极端宇宙双星系统如何形成的长期假设。这项发表于3月11日《天体物理学杂志通讯》的研究分析了引力波事件GW200105，并以99.5%的置信度排除了圆形轨道的可能性。

来自伯明翰大学、马德里自治大学和马克斯·普朗克引力物理研究所的研究人员利用LIGO和Virgo探测器的数据，重新分析了2021年1月首次探测到的并合事件GW200105。研究团队使用了一种新颖的波形模型，该模型同时考虑了轨道离心率和自旋诱导进动——这种组合从未应用于此类并合事件。团队推断出的轨道离心率中值约为0.145，远高于标准理论预期的接近零的数值。

人们认为大多数中子星-黑洞双星系统在碰撞前很久就会稳定在近圆轨道上。但据伯明翰大学称，在GW200105中观测到的椭圆轨道颠覆了这一认知。

伯明翰大学的皇家学会大学研究员杰兰特·普拉滕说：“轨道泄露了天机。并合前的椭圆形状表明，这个系统并非在孤立环境中平静演化，而几乎可以肯定是受到了其他恒星的引力相互作用影响，或者可能存在第三个伴星。”eurekalert

这一发现表明，至少有一部分中子星-黑洞双星系统是通过密集恒星环境中的动态引力遭遇形成的，而非通过单一恒星对的平静、孤立演化形成的。此前对GW200105的分析假设其轨道为圆形，这导致了质量估计存在偏差。新研究修正了这些数值，将黑洞质量确定为约太阳质量的13倍，并向下修正了中子星的质量。

研究团队没有发现进动的有力证据，这表明偏心率很可能是在形成时就被印刻的，而非在并合螺旋过程中由自旋动力学产生的。eurekalert

使用不同波形模型的独立分析也发现了支持GW200105存在偏心率的证据，零偏心率被排除在99%置信区间之外。与此同时，其他中子星-黑洞并合事件，如GW200115和GW230529，似乎与圆形轨道一致，这突显了GW200105的与众不同。

“这是令人信服的证据，表明并非所有中子星-黑洞双星系统都有相同的起源，”马德里自治大学和马克斯·普朗克研究所的贡萨洛·莫拉斯说。“偏心轨道表明其诞生地是一个许多恒星发生引力相互作用的环境。”eurekalert