В мае 2020 года детекторы уловили странный сигнал из космоса — рябь пространства от слияния сверхплотного шара и чёрной дыры. Обычно в таких парах объекты кружатся почти по кругу. Но в этом случае орбита оказалась вытянутой, как эллипс. Астрономы называют это «эксцентриситет» — мера того, насколько орбита отличается от круга. И оказалось, что такая вытянутость работает как увеличительное стекло: сквозь неё детали системы видны гораздо чётче.

Первый пример — вращение. У чёрных дыр и нейтронных звёзд есть спин — то, как быстро и в какую сторону они крутятся. Когда орбита круговая, сложно понять, вращается ли чёрная дыра против движения пары. Но если орбита вытянута, это сразу видно. А такое обратное вращение — признак того, что пара родилась не в спокойной двойной системе, а в суматохе звёздного скопления, где объекты сталкиваются и захватывают друг друга. Так эксцентричный слияние нейтронной звезды и чёрной дыры раскрывает бурное прошлое.

Ещё эксцентриситет помогает взвесить нейтронную звезду. Есть идея, что они делятся на лёгкие и тяжёлые — примерно 1,3 и 1,8 массы Солнца. Обычные слияния не могут это подтвердить, даже если набрать 30 событий. Но с вытянутыми орбитами достоверность возрастает в 7,5 раз — словно туман рассеивается. А масса нейтронной звезды рассказывает о том, как сжато вещество в её сердцевине — это одна из самых больших загадок физики.

Наконец, эксцентриситет помогает понять, из каких звёзд получились чёрные дыры. Астрономы используют компьютерные модели, чтобы проследить жизнь звёзд и их химический состав — долю элементов тяжелее гелия, или металличность. При разных количествах металлов рождаются разные чёрные дыры. Эксцентричные слияния позволяют отличить эти сценарии с огромной уверенностью — данные лучше сходятся с одной моделью, чем с другой, в миллиарды раз.

Так вытянутая орбита превращает туманные пятна в чёткие портреты. Будущие детекторы, такие как Einstein Telescope, уловят больше таких событий. И тогда гравитационные волны расскажут, как устроена материя в самых экстремальных условиях Вселенной.