Onderzoekers van de Universiteit van Waterloo hebben een methode ontwikkeld die ongeveer 10 zwarte gaten per jaar detecteert, verdubbeling van het aantal dat nu bekend is binnen twee jaar, en het zal waarschijnlijk de geschiedenis van zwarte gaten in iets meer dan een decennium ontsluiten.

Avery Broderick, een professor in het departement Natuur- en Sterrenkunde aan de Universiteit van Waterloo, en Mansour Karami, een promovendus ook van de faculteit Bètawetenschappen, werkte samen met collega's in de Verenigde Staten en Iran om de methode te bedenken die implicaties heeft voor het opkomende veld van zwaartekrachtsgolfastronomie en de manier waarop we naar zwarte gaten en andere donkere objecten in de ruimte zoeken. Het is deze week gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift .

"Binnen de komende 10 jaar er zullen voldoende verzamelde gegevens zijn over voldoende zwarte gaten zodat onderzoekers hun eigenschappen als populatie statistisch kunnen analyseren, " zei Broderick, ook een geassocieerd lid van de faculteit aan het Perimeter Institute for Theoretical Physics. "Met deze informatie kunnen we zwarte gaten van stellaire massa bestuderen in verschillende stadia die zich vaak over miljarden jaren uitstrekken."

Zwarte gaten absorberen alle licht en materie en zenden nul straling uit, waardoor ze onmogelijk in beeld kunnen worden gebracht, laat staan ​​detecteren tegen de zwarte achtergrond van de ruimte. Hoewel er heel weinig bekend is over de innerlijke werking van zwarte gaten, we weten wel dat ze een integrale rol spelen in de levenscyclus van sterren en de groei van sterrenstelsels reguleren. Het eerste directe bewijs van hun bestaan ​​werd eerder dit jaar aangekondigd door de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) toen het zwaartekrachtsgolven detecteerde van de botsing van twee zwarte gaten die samensmolten tot één.

"We weten nog niet hoe zeldzaam deze gebeurtenissen zijn en hoeveel zwarte gaten over het algemeen over de melkweg zijn verdeeld, "zei Broderick. "Voor de eerste keer zullen we alle verbazingwekkende dynamische fysica die LIGO ziet in een grotere astronomische context plaatsen."

Broderick en zijn collega's stellen een gedurfdere benadering voor om zwarte gaten op te sporen en te bestuderen. niet als afzonderlijke entiteiten, maar in grote aantallen als een systeem door twee standaard astrofysische hulpmiddelen te combineren die tegenwoordig worden gebruikt:microlensing en radiogolfinterferometrie.

Zwaartekracht microlensing treedt op wanneer een donker object zoals een zwart gat tussen ons en een andere lichtbron passeert, zoals een ster. Het licht van de ster buigt rond het zwaartekrachtveld van het object om de aarde te bereiken, waardoor de achtergrondster veel helderder lijkt, niet donkerder als bij een zonsverduistering. Zelfs de grootste telescopen die microlens-gebeurtenissen in zichtbaar licht waarnemen, hebben een beperkte resolutie, astronomen heel weinig vertellen over het object dat voorbij kwam. In plaats van zichtbaar licht te gebruiken, Broderick en zijn team stellen voor om radiogolven te gebruiken om meerdere snapshots van de microlensing-gebeurtenis in realtime te maken.

"Als je met een radiotelescoop naar dezelfde gebeurtenis kijkt - interferometrie - kun je meer dan één beeld oplossen. Dat geeft ons de kracht om allerlei parameters te extraheren, zoals de massa van het object, afstand en snelheid, " zei Karami, een doctoraatsstudent astrofysica aan Waterloo.

Door een reeks radiobeelden in de loop van de tijd te maken en ze om te zetten in een film van de gebeurtenis, kunnen ze een ander niveau van informatie over het zwarte gat zelf extraheren.