Впервые в истории астрономы зафиксировали один из самых экстремальных феноменов во Вселенной – слияние чёрной дыры с нейтронной звездой в уникальной бинарной системе NSBH. Столкновение двух монстров произвело мощнейший гравитационный «шторм», отголоски которого встречаются в космосе даже спустя миллионы лет.

На протяжении нескольких десятилетий учёные занимались поиском роковых бинарных систем NSBH, состоящих из чёрной дыры и нейтронной звезды. Существование подобных объектов рано или поздно заканчивается гибелью одного из компаньонов – нейтронной звезды. События такого масштаба не проходят бесследно: слияния бинарных систем NSBH способны всколыхнуть Вселенную, наполнив её гравитационными волнами. Прежде учёным не удавалось однозначно определить природу и источник гравитационных волн, однако с недавних пор подобные сигналы можно обнаружить и идентифицировать благодаря специализированным лазерно-интерферометрическим обсерваториям LIGO, Virgo и Kagra.

Упомянутые обсерватории уже не раз фиксировали гравитационные волны, источниками которых послужили слияния двух чёрных дыр или двух нейтронных звёзд. В частности, с 2015 года на счету этих научных учреждений числится около 50 таких событий. Исследователям приходилось улавливать сигналы, которые могли бы свидетельствовать о столкновении компаньонов в бинарных NSBH системах, однако лишь недавно им удалось получить неоспоримые доказательства существования этого экстремального феномена. Более того, астрономы зафиксировали сигналы сразу двух независимых систем NSBH, находящихся на стадии слияния.

Первое событие GW200105 было идентифицировано 5 января 2020 года. Исходя из характеристик гравитационных волн, учёные смогли определить, что его участниками являлись чёрная дыра 8,9 M_{☉(солнечных масс)} и нейтронная звезда 1,9 M_☉. По расчётам исследователей, это событие произошло примерно 900 миллионов лет назад. Спустя всего 10 дней 15 января астрономы зафиксировали ещё более древнее слияние чёрной дыры и нейтронной звезды GW200115. Объекты этой бинарной системы – чёрная дыра 6 M_☉ и нейтронная звезда 1,5 M_☉ – устремились навстречу друг другу около миллиарда лет назад.

 По словам астрофизика Сьюзан Скотт, слияние подобных объектов нельзя назвать мирным и спокойным. В обоих случаях чёрная дыра будто гигантский космический Пакман поглотила своего нейтронного компаньона, распространяя мощные гравитационные волны. Астрофизик Рори Смит утверждает, что обнаружение сразу двух случаев слияния объектов бинарных NSBH систем станет значимым толчком для развития зарождающейся гравитационно-волновой астрономии. Наблюдение подобных феноменов раскрывает новые направления для расширения нашего понимания законов фундаментальной физики, а также позволяет изучить новую грань жизненного цикла звёзд.

Имея некоторые представления о критериях поиска уникальных бинарных систем, учёные надеются получить больше информации об их свойствах. В частности, исследователей интересует, как образуются подобные системы, и какими могут быть габариты и скорость вращения компаньонов. Основываясь на данных наблюдения за распространением гравитационных волн во Вселенной, учёные смогут вести статистику экстремальных космических явлений и найти ответы на вопросы об их природе.