Sinds de doorbraak in de astronomie van zwaartekrachtgolven in 2015 wetenschappers hebben meer dan een dozijn paar dicht bij elkaar gelegen zwarte gaten - bekend als binaire zwarte gaten - kunnen detecteren door hun botsingen met elkaar als gevolg van de zwaartekracht. Echter, wetenschappers debatteren nog steeds over hoeveel van deze zwarte gaten uit sterren worden geboren, en hoe ze in staat zijn om dichtbij genoeg te komen voor een botsing binnen de levensduur van ons universum.

Nutsvoorzieningen, een veelbelovende nieuwe studie ontwikkeld door een astrofysicus van Vanderbilt kan ons een methode geven om het aantal beschikbare sterren in de geschiedenis van het universum te vinden die botsen als binaire zwarte gaten.

Het onderzoek, die vandaag verschijnt in The Astrofysische journaalbrieven , zal toekomstige wetenschappers helpen de onderliggende populatie van sterren te interpreteren en de vormingstheorieën van alle botsende zwarte gaten in de kosmische geschiedenis te testen.

"Onderzoekers hebben tot nu toe de vorming en het bestaan ​​van paren zwarte gaten in het universum getheoretiseerd, maar de oorsprong van hun voorgangers, sterren, blijft nog steeds een mysterie, " zei Vanderbilt-astrofysicus en hoofdauteur van de studie Karan Jani. "Met deze studie, we hebben forensisch onderzoek gedaan naar botsende zwarte gaten met behulp van de astrofysische waarnemingen die momenteel beschikbaar zijn. In het proces, we hebben een fundamentele beperking ontwikkeld, of begroting, die ons vertelt over de fractie sterren sinds het begin van het universum die voorbestemd zijn om als zwarte gaten te botsen."

Gebruikmakend van Einsteins algemene relativiteitstheorie, die ons vertelt hoe zwarte gaten op elkaar inwerken en uiteindelijk botsen, Jani en co-auteur Abraham Loeb van de Harvard University gebruikten LIGO-geregistreerde gebeurtenissen om op een bepaald moment een inventaris op te maken van de tijd- en ruimtebronnen van het universum. Vervolgens ontwikkelden ze de beperkingen voor elke stap in het binaire zwarte gatproces:het aantal beschikbare sterren in het universum, het proces van elke ster die overgaat naar een individueel zwart gat, en de detectie van de uiteindelijke botsing van die zwarte gaten - honderden miljoenen jaren later opgepikt door LIGO als zwaartekrachtsgolven die door de impact werden uitgezonden.

"Van de huidige waarnemingen, we ontdekken dat 14 procent van alle massieve sterren in het universum voorbestemd zijn om als zwarte gaten te botsen. Dat is opmerkelijke efficiëntie van de kant van de natuur, " voegde Jani toe. "Deze toegevoegde beperkingen in ons kader zouden onderzoekers moeten helpen de geschiedenis van zwarte gaten te traceren, oude vragen beantwoorden en ongetwijfeld meer exotische scenario's openen."