GWTC-3 to trzeci Gravitational-Wave Transient Catalog, czyli trzeci katalog przejściowych źródeł fal grawitacyjnych, opracowany na podstawie danych zebranych przez sieć detektorów LIGO, Virgo i KAGRA. GWTC-3 dodaje do poprzednich katalogów informacje o obserwacjach fal grawitacyjnych dokonanych w drugiej części kampanii obserwacyjnej O3 (nazwanej O3b), która trwała od listopada 2019 do marca 2020. Katalog GWTC-3 zawiera największą liczbę zebranych do tej pory obserwacji fal grawitacyjnych.

Badając własności 35 detekcji z GWTC-3, 32 z nich to najprawdopodobniej połączenia czarnych dziur, zaś trzy to potencjalne połączenia czarna dziura-gwiazda neutronowa. Przyjmujemy, że obiekty o masie poniżej 3 M_⊙ to prawdopodobnie gwiazdy neutronowe. W katalogu O3b nie ma podwójnych gwiazd neutronowych.

Najciekawsze wyniki dotyczące połączeń czarnych dziur to:

• GW200220_061928 to najpewniej układ podwójny czarnych dziur o największej masie w O3b (ale mniejszej niż GW190521 i GW190426_190642 w O3a). Suma mas dwóch czarnych dziur to 148 M_⊙ (87 M_⊙ i 61 M_⊙ dla poszczególnych czarnych dziur). Masa końcowa nowej czarnej dziury to  141 M_⊙, a zatem powyżej wartości 100 M_⊙ potrzebnej do zakwalifikowania jej jako  czarna dziura o masie pośredniej.
• GW191204_171526 to układ podwójny czarnych dziur, dla którego jesteśmy pewni, że jego efektywny spin jest dodatni. Efektywny spin to parametr, który można łatwo zmierzyć w sygnale fal grawitacyjnych. Wartość dodatnia parametru oznacza, że co najmniej jedna czarna dziura rotuje i to w kierunku zgodnym z ruchem orbitalnym. Ta informacja jest bardzo ważna do badania pochodzenia układu. Pierwszym układem o dodatnim spinie był GW151226. W przypadku GW191204_171526, masy czarnych dziur to 12 M_⊙ i 8 M_⊙, zaś końcowa masa powstającej czarnej dziury to 19 M_⊙.
• GW191129_134029 ma najniższą masę całkowitą spośród wszystkich układów czarnych dziur w O3b, czyli około 17.5 M_⊙ (10.7 M_⊙ i 6.7 M_⊙ dla poszczególnych czarnych dziur). Masa powstałej czarnej dziury to 16.8 M_⊙.
• GW191109_010717 to podwójna czarna dziura o potencjalnie ujemnym efektywnym spinie. Oznacza to, że spin czarnych dziur miał kierunek przeciwny do kierunku orbitalnego momentu pędu, a zatem czarne dziury obracały się przeciwnie do ruchu orbitalnego. Prawdopodobieństwo tego, że spin jest ujemny to 90%.

Połączenia gwiazda neutronowa-czarna dziura
Trzy potencjalne połączenia gwiazdy neutronowej z czarną dziurą to:

• GW191219_163120 jest połączeniem gwiazdy neutronowej z czarną dziurą, o bardzo dużym stosunku mas. Masa czarnej dziury to 31 M_⊙ zaś masa gwiazdy neutronowej to 1.2 M_⊙. Gwiazda neutronowa w tym układzie jest jedną z najmniej masywnych zaobserwowanych dotychczas.
• GW200115_042309 to połączenie gwiazdy neutronowej z czarną dziurą opisane szczegółowo w osobnej publikacji.
• Masa czarnej dziury to około 6 M_⊙, zaś gwiazdy neutronowe to 1.4 M_⊙.
• GW200210_092254 to prawdopodobne połączenie gwiazdy neutronowej i czarnej dziury. Bardziej masywny składnik to z pewnością czarna dziura o masie około 24 M_⊙. Masa mniejszego składnika to 2.8 M_⊙, co oznacza albo masywną gwiazdę neutronową albo lekką czarną dziurę. Ta detekcja jest bardzo podobna do GW190814 z katalogu O3a. Z tego co wiemy o gwiazdach neutronowych sądzimy, że GW200210_092254 to połączenie dwóch czarnych dziur, ale to nie jest pewne.

W pracach konsorcjum VIRGO uczestniczą naukowcy z Obserwatorium Astronomicznego UW: prof. Dorota Rosińska, prof. Tomasz  Bulik, dr Bartosz Idźkowski, mgr Neha  Singh, mgr Małgorzata Curyło i mgr Paweł Szewczyk.