Gravitatiegolfdetectoren vinden samensmeltingen van zwarte gaten in het heelal met een snelheid van één per week. Als deze fusies plaatsvinden in de lege ruimte, onderzoekers kunnen het bijbehorende licht niet zien dat nodig is om te bepalen waar ze zijn gebeurd. Echter, een nieuwe studie in De astrofysische journaalbrieven , geleid door wetenschappers van het American Museum of Natural History en de City University of New York (CUNY), suggereert dat onderzoekers eindelijk licht van samensmeltingen van zwarte gaten kunnen zien als de botsingen plaatsvinden in de aanwezigheid van gas.

"Met een lichte signatuur, astronomen zouden gemakkelijk de kosmische locatie van deze fusies kunnen lokaliseren en ze veel gedetailleerder kunnen bestuderen dan momenteel mogelijk is, " zei papierschrijver Barry McKernan, een onderzoeksmedewerker bij de afdeling Astrofysica van het museum en een professor aan het Borough of Manhattan Community College, CUNY, en een faculteitslid bij CUNY's Graduate Center.

Zwarte gaten ontstaan ​​wanneer massieve sterren sterven. Net zoals dichte objecten die in een rivier op aarde zinken, zwarte gaten hebben de neiging weg te zinken in gebieden van sterrenstelsels waar de zwaartekracht het sterkst is. Er wordt aangenomen dat grote aantallen zwarte gaten zich ophopen in de centra van sterrenstelsels, waar een veel grotere enkel, superzwaar zwart gat ligt op de loer.

Als individuele kleine zwarte gaten dicht genoeg bij elkaar passeren tijdens hun baan, door hun onderlinge zwaartekracht kunnen ze paren en om elkaar heen draaien, terwijl het ook om het centrale superzware zwarte gat draait. Maar een tweede willekeurige ontmoeting met een ander klein zwart gat kan zo'n paar gemakkelijk uit elkaar halen.

"Dus de zwarte gaten dansen, partnerschappen aangaan en verbreken, maar zelden dicht genoeg bij elkaar komen om te fuseren, " zei mede-auteur van het papier K.E. Saavik Ford, die ook een onderzoeksmedewerker is bij de afdeling Astrofysica van het museum en een professor aan het Borough of Manhattan Community College, CUNY, en een faculteitslid bij CUNY's Graduate Center. "Als er een fusie komt, het zal gebeuren in het donker, zonder bijbehorend licht."

Dit beeld verandert als een grote gasmassa op het centrale superzware zwarte gat valt. Dit zal resulteren in een heldere gasschijf die veel van de zwarte gaten die rond het centrale superzware zwarte gat zwermen omhult en van baan verandert. Eenmaal in de schijf, de gastrekkers op de zwarte gaten, waardoor ze dichter bij het centrale superzware zwarte gat spiraliseren. Als de kleinere zwarte gaten dicht genoeg bij elkaar passeren, gas drijft ze heel snel samen en veroorzaakt een samensmelting en een uitbarsting van zwaartekrachtsgolven die kunnen worden gedetecteerd door de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) in de Verenigde Staten en de in Europa gevestigde Virgo-detector.

Het nieuwe werk van McKernan, doorwaadbare plaats, en medewerkers van het California Institute of Technology, Jet Propulsion Laboratorium, Universiteit van Edinburgh, Universiteit van Colombia, en Universiteit van Florida, suggereert dat het mogelijk is om het effect van samensmeltingen van zwarte gaten op de gasschijf te zien. Het idee:zodra de zwarte gaten samensmelten, ze ervaren meestal een schop bij hoge snelheid (ongeveer 50 kilometer per seconde/112, 000 mijl per uur). Nabijgelegen gas probeert het fusieproduct te volgen, maar knalt in het naburige schijfgas en veroorzaakt een schokbotsing. Als de gasschijf dun genoeg is om het licht te laten ontsnappen, de schokgloed kan worden gedetecteerd met telescoophemelonderzoeken. De waarschijnlijkheid van het detecteren van de schokgloed tegen een toch al heldere schijf is het beste voor grote massale samensmeltingen van zwarte gaten, rond centrale zwarte gaten met een kleinere massa. De tijdschaal waarin de gloed vrijkomt, kan astronomen helpen om de samensmelting van het zwarte gat te onderscheiden van willekeurige variaties in het schijfgas.

"LIGO heeft deze geheel nieuwe manier geopend om ons te laten 'horen' hoe twee zwarte gaten samensmelten tot één; en als we gelijk hebben, er is nu misschien een manier waarop we deze anders onzichtbare gebeurtenissen kunnen zien gebeuren, "Zei co-auteur Nicholas Ross van de Universiteit van Edinburgh. "Dit zou diepe implicaties hebben voor hoe we zwarte gaten bestuderen en voor observationele kosmologie."

Co-auteur Matthew Graham van Caltech voegt toe:"We hebben veel telescopen, zoals ZTF [Zwicky Transient Facility], die nu elke nacht grote delen van de hemel bedekt. Als er een optische tegenhanger is, we zouden het moeten zien; als we er geen vinden, vertelt ons dat ook iets interessants."