Cette étude d'Alejandro Vigna-Gómez explore l'impact des coups de naissance sur la formation et l'évolution des systèmes binaires de trous noirs. Les coups de naissance sont les vitesses initiales imparties aux objets compacts suivant une explosion supernova, et elles peuvent altérer de manière significative l'orbite d'un système binaire.
La recherche se concentre sur le scénario de collaps direct, où un trou noir se forme sans explosion supernova, ce qui entraîne une perte de masse négligeable et aucune éjection baryonique. L'étude investigate comment les coups de naissance influencent le temps de fusion accéléré par les ondes gravitationnelles des systèmes binaires de trous noirs et identifie trois principaux régimes :
1. Les coups de naissance faibles ont un effet négligeable sur le temps de coalescence.
2. Les coups de naissance modérés peuvent réduire le temps de coalescence de plus d'un ordre de grandeur si le système binaire reste lié.
3. Les coups de naissance importants peuvent déslier le système binaire ou entraîner des orbites rétrogrades et un temps de coalescence plus court pour les systèmes binaires liés.
L'étude examine également les caractéristiques du système binaire avant l'explosion supernova et trouve que pour une étoile de masse 10 M⊙ avec un rapport de masse q = 0,1 (ou q = 1), la vitesse orbitale limite est vlim ≈ 41 km/s (ou vlim ≈ 213 km/s). Cela implique que pour déséquilibrer le système binaire, les coups de naissance doivent dépasser environ 100 km/s (ou 515 km/s).
L'étude suggère que les coups de naissance importants (≳ 100 km/s) sont difficiles à concilier à la fois avec les coups de naissance des neutrinos et le scénario de collaps complet. Cela suggère que les orbites rétrogrades et les temps de fusion raccourcis ne pourraient se produire que dans des scénarios de formation de trous noirs volatils ou si le renversement de l'axe de rotation est en jeu.
L'étude conclut que les observations électromagnétiques des trous noirs dans les systèmes binaires de étoiles massives à l'intérieur du Groupe local offrent un moyen plus efficace pour pénétrer dans la physique derrière le collaps complet. Une autre population prometteuse pour décrypter le scénario de collaps complet est celle des systèmes binaires larges et massifs, qui pourraient nécessiter des bases d'observations plus longues pour comprendre pleinement les rôles des coups de naissance des neutrinos et du collaps stellaire dans la formation des trous noirs.
La recherche met en lumière l'importance de comprendre les coups de naissance dans la formation des systèmes binaires de trous noirs et les implications potentielles pour l'alignement spin-orbite et les observations des ondes gravitationnelles.