Deux événements en dix jours

L'équipe a observé les deux nouveaux événements d'ondes gravitationnelles, baptisés GW200105 et GW200115, le 5 janvier. 2020, et le 15 janvier, 2020, pendant la seconde moitié du troisième cycle d'observation des détecteurs LIGO et Virgo, appelé O3b. Bien que plusieurs observatoires aient effectué plusieurs observations de suivi, aucune lumière observée de l'un ou l'autre événement, compatible avec les masses et les distances mesurées.

"Après la découverte alléchante, annoncé en juin 2020, d'une fusion de trou noir avec un objet mystère, qui est peut-être l'étoile à neutrons la plus massive connue, c'est passionnant aussi d'avoir la détection de fusions mixtes clairement identifiées, comme prédit par nos modèles théoriques depuis des décennies maintenant, " a déclaré Kalogera. " L'appariement quantitatif des contraintes de taux et des propriétés pour les trois types de population sera un moyen puissant de répondre aux questions fondamentales des origines. "

Les trois grands détecteurs (les instruments LIGO et l'instrument Virgo) ont détecté GW200115, qui résulte de la fusion d'un trou noir de masse solaire 6 avec une étoile à neutrons de masse 1,5 solaire, à environ 1 milliard d'années-lumière de la Terre. Avec les observations des trois détecteurs largement séparés sur Terre, la direction de l'origine des vagues peut être déterminée à une partie du ciel équivalente à la zone couverte par 2, 900 pleines lunes.

A peine 10 jours plus tôt, LIGO a détecté un signal fort de GW200105, en utilisant un seul détecteur tandis que l'autre était temporairement hors ligne. While Virgo also was observing, the signal was too quiet in its data for Virgo to help detect it. From the gravitational waves, the astronomers inferred that the signal was caused by a 9-solar mass black hole colliding with a 1.9-solar mass compact object, which they ultimately concluded was a neutron star. This merger happened at a distance of about 900 million light-years from Earth.

Because the signal was strong in only one detector, the astronomers could not precisely determine the direction of the waves' origin. Although the signal was too quiet for Virgo to confirm its detection, its data did help narrow down the source's potential location to about 17% of the entire sky, which is equivalent to the area covered by 34, 000 full moons.

Where do they come from?

Because the two events are the first confident observations of gravitational waves from black holes merging with neutron stars, the researchers now can estimate how often such events happen in the universe. Although not all events are detectable, the researchers expect roughly one such merger per month happens within a distance of one billion light-years.

While it is unclear where these binary systems form, astronomers identified three likely cosmic origins:stellar binary systems, dense stellar environments including young star clusters, and the centers of galaxies.

The team is currently preparing the detectors for a fourth observation run, to begin in summer 2022.

"We've now seen the first examples of black holes merging with neutron stars, so we know that they're out there, " Fishbach said. "But there's still so much we don't know about neutron stars and black holes—how small or big they can get, how fast they can spin, how they pair off into merger partners. With future gravitational wave data, we will have the statistics to answer these questions, and ultimately learn how the most extreme objects in our universe are made."