Tajemnicza luka
Skąd wątpliwości badaczy? Ano stąd, że dotychczas nie sądzono, że gwiazdy neutronowe lub czarne dziury o wspomnianej masie istnieją. To dlatego, że astronomowie jeszcze nigdy nie wykryli czarnej dziury, której masa byłaby mniejsza niż 5 mas Słońca, ani gwiazdy neutronowej, której masa przekraczałaby 2,5 masy Słońca. Między ich masami występuje swoista „luka”, w obrębie której, z jakiegoś powodu, obiekty o znacznej gęstości zdawały się nie powstawać, aż do teraz. To powiedziawszy, wcześniej donoszono o obiektach, których masa zawierała się właśnie w tej luce, ale fale grawitacyjne stanowią najlepszy dotąd dowód na ich istnienie.
W teorii, czarne dziury mogłyby dysponować masą mniejszą niż 5 mas Słońca. Każda masa, odpowiednio skompresowana, może się zapaść, tworząc czarną dziurę. Niektórzy badacze sugerowali nawet, że Wszechświat może być wypełniony mini czarnymi dziurami, których jeszcze nie wykryliśmy. Niemniej, astronomom dotychczas nie udało się zarejestrować śladów czarnych dziur, których masa nie przekracza wymienionej wartości. Na dodatek, żaden z powszechnych modeli astrofizycznych nie wyjaśnia, w jaki sposób takie czarne dziury mogłyby powstawać.
Gwiazdy neutronowe to najgęstsze znane ciała niebieskie, rzecz jasna poza czarnymi dziurami. Tak jak czarne dziury, gwiazdy neutronowe powstają w wyniku ewolucji gwiazd – na przykład podczas wybuchu supernowej. Obiekty te wydają się osiągać pewną maksymalną masę, zgodnie z założeniami do 2,5 mas Słońca. Najbardziej masywna znana gwiazda neutronowa cechuje się masą na poziomie 2,14 mas Słońca. Obiekt, który 780 milionów lat temu zderzył się z dużo większą czarną dziurą (to wydarzenie znane jest dziś jako GW190814), znacznie tę wartość przekracza, co czyniłoby go gwiazdą neutronową dużo masywniejszą niż inne odkryte wcześniej.
Niedobór danych
Niestety, same fale grawitacyjne nie zawierały w sobie wskazówek, które pozwoliłyby wskazać, czy omawiany obiekt był rekordowo dużą gwiazdą neutronową, czy też rekordowo małą czarną dziurą. Gdyby stanowił tę pierwszą, mógłby wyemitować puls światła, który teleskopy byłyby w stanie wychwycić. Taki błysk zaobserwowano na przykład w 2017 roku, gdy zarejestrowano połączenie się dwóch gwiazd neutronowych.
W nowszym przypadku błysk nie został zarejestrowany, ale to jeszcze nie oznacza, że ciało, które zderzyło się z czarną dziurą, nie było gwiazdą neutronową. To dlatego, że ta kolizja miała miejsce dużo dalej niż kolizja z 2017 roku – powstałe w jej efekcie światło byłoby więc znacznie bardziej rozproszone. Możliwe też, że czarna dziura pochłonęła obiekt zbyt szybko, by ten był w stanie jakiekolwiek światło wygenerować.
Na tym nie koniec zagadek
Co ciekawe, sama różnica mas między dwoma ciałami, które się zderzyły, jest dla astronomów tajemnicą. Nigdy wcześniej nie wykryto połączenia o tak odmiennej masie i nie jest jasne, jak omawiany system binarny powstał. Badacze mają już na ten temat wstępne pomysły, ale jedno jest pewne – nasza wiedza na temat Wszechświata i jego elementów wciąż jest wybrakowana.
Źródło: Astrophysical Journal Letters, fot. tyt. Alex Andrix/Virgo/EGO