Nghiên cứu do các nhà khoa học từ University of Birmingham, Universidad Autónoma de Madrid và Max Planck Institute for Gravitational Physics thực hiện, công bố trên The Astrophysical Journal Letters.

Trước đây, phần lớn các cặp sao neutron – lỗ đen được cho là dần ổn định thành quỹ đạo tròn trước khi hợp nhất. Tuy nhiên, phân tích chi tiết sự kiện sóng hấp dẫn GW200105 cho thấy một bức tranh khác: hai thiên thể chuyển động trên quỹ đạo elip ngay trước khi va chạm. Vụ hợp nhất cuối cùng đã tạo ra một lỗ đen mới có khối lượng khoảng 13 lần khối lượng Sun — một kiểu quỹ đạo chưa từng được quan sát trước đây trong các vụ hợp nhất dạng này.

Theo Tiến sĩ Patricia Schmidt từ Đại học Birmingham, phát hiện này cung cấp những manh mối quan trọng về cách các hệ thiên thể cực đoan hình thành và tiến hóa, đồng thời cho thấy các mô hình lý thuyết hiện tại vẫn chưa hoàn chỉnh.

Để nghiên cứu sự kiện, nhóm khoa học đã phân tích dữ liệu từ các đài quan sát sóng hấp dẫn LIGO và Virgo bằng một mô hình sóng hấp dẫn mới. Phương pháp này giúp đo mức độ “kéo dài” của quỹ đạo — còn gọi là độ lệch tâm — cũng như tìm dấu hiệu dao động quỹ đạo do chuyển động quay của các thiên thể (hiện tượng tiến động). Đây là lần đầu tiên cả hai hiệu ứng được đo cùng lúc trong một vụ hợp nhất lỗ đen – sao neutron.

Nhóm nghiên cứu cũng sử dụng phương pháp thống kê Bayesian để so sánh hàng nghìn dự đoán lý thuyết với dữ liệu thực tế. Kết quả cho thấy khả năng hệ này có quỹ đạo tròn là cực thấp, với độ tin cậy lên tới 99,5%. Các nghiên cứu trước đó giả định quỹ đạo tròn đã dẫn đến việc đánh giá thấp khối lượng lỗ đen và đánh giá cao khối lượng sao neutron — điều nay đã được điều chỉnh.

Đáng chú ý, nghiên cứu không tìm thấy bằng chứng rõ ràng về hiện tượng dao động quỹ đạo do spin, cho thấy quỹ đạo elip có thể hình thành từ giai đoạn đầu phát triển của hệ, nhiều khả năng do tương tác hấp dẫn với các ngôi sao khác hoặc thậm chí một thiên thể thứ ba.

Phát hiện này đặt ra thách thức đối với quan điểm phổ biến rằng các cặp sao neutron – lỗ đen chủ yếu hình thành theo một con đường tiến hóa duy nhất. Thay vào đó, có thể tồn tại nhiều cơ chế hình thành khác nhau trong những môi trường giàu tương tác hấp dẫn. Khi các đài quan sát sóng hấp dẫn tiếp tục ghi nhận thêm nhiều sự kiện, giới khoa học kỳ vọng sẽ khám phá được sự đa dạng lớn hơn nữa trong các kịch bản hợp nhất của những thiên thể đặc biệt này — từ đó hiểu rõ hơn về nguồn gốc và sự tiến hóa của chúng trong vũ trụ