Nederlandse student Arend Moerman (Universiteit Leiden, Nederland) heeft zijn proefschrift verdedigd over de simulatie van chaotische interacties van drie zwarte gaten. De simulaties, die hij samen met onderzoekers uit Leiden en Oxford uitvoerde, laten zien dat lichtere zwarte gaten elkaar de ruimte in slingeren, terwijl zwaardere de neiging hebben om te fuseren. Het onderzoek wordt gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift Fysieke beoordeling D .

Leidse masterstudent sterrenkunde Arend Moerman deed een jaar onderzoek naar de dynamische interacties en botsingen tussen drie denkbeeldige zwarte gaten. De interacties tussen drie lichamen zoals sterren of planeten of zwarte gaten kunnen niet worden voorspeld met een elegante formule. Moerman gebruikte daarom een ​​computer die berekent wat er gedurende een korte tijd gebeurt en het resultaat vervolgens gebruikt voor de volgende periode.

Uitgebreid met relativiteitstheorie

De computercode is een uitgebreide versie van de code die wordt gebruikt door eerste auteur Tjarda Boekholt (University of Oxford, Verenigd Koninkrijk) en co-auteur Simon Portegies Zwart (sterrenwacht Leiden, Universiteit Leiden) in 2020 en 2018. De nieuwe, uitgebreide code houdt rekening met de relativiteitstheorie van Einstein. Dit is belangrijk omdat vooral bij zware objecten zoals zwarte gaten de relativiteitstheorie een grote rol speelt.

De onderzoekers varieerden de massa's van de drie op elkaar inwerkende zwarte gaten. Ze begonnen met één zonnemassa en gingen tot een miljard keer de massa van de zon.

Omslagpunt

Ongeveer tien miljoen zonsmassa's, er bleek een omslagpunt te zijn. In de simulaties zwarte gaten die lichter zijn dan ongeveer tien miljoen zonsmassa's stoten elkaar meestal uit door een zwaartekrachtkatapult. Zwarte gaten zwaarder dan ongeveer tien miljoen zonsmassa's beginnen samen te smelten. Eerst, twee zwarte gaten versmelten. Het derde zwarte gat volgt later. De zwarte gaten smelten samen omdat ze kinetische energie verliezen en dat komt doordat ze zwaartekrachtsgolven uitzenden.

"Arends werk", zegt Simon Portegies Zwart, "heeft geleid tot een nieuw begrip van hoe zwarte gaten superzwaar worden. In de simulaties, zien we dat zware zwarte gaten niet langer eindeloos om elkaar heen bewegen, maar dat, als ze zwaar genoeg zijn, ze botsen vrijwel direct."

Moerman kreeg het hoogst mogelijke cijfer voor zijn masterscriptie. In de tussentijd, hij is een tweede afstudeeronderzoeksproject gestart over DESHIMA, een Nederlands-Japanse spectroscoop op chip.