Een interdisciplinair team van natuurkundigen en astronomen van het GRAPPA Centre of Excellence for Gravitation and Astroarticle Physics van de Universiteit van Amsterdam heeft een nieuwe strategie bedacht om te zoeken naar 'primordiale' zwarte gaten geproduceerd in het vroege heelal. Dergelijke zwarte gaten zijn mogelijk verantwoordelijk voor de zwaartekrachtgolfgebeurtenissen die worden waargenomen door de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

In een krant die verscheen in Fysieke beoordelingsbrieven deze week, de onderzoekers laten specifiek zien dat het gebrek aan heldere röntgen- en radiobronnen in het centrum van onze melkweg de mogelijkheid sterk afkeurt dat deze objecten alle mysterieuze donkere materie in het universum vormen.

Het bestaan ​​van zwarte gaten die tientallen keren zwaarder zijn dan onze zon, werd onlangs bevestigd door de waarneming van zwaartekrachtsgolven. geproduceerd door de samensmelting van paren massieve zwarte gaten, met de LIGO-interferometer. De herkomst van deze voorwerpen is onduidelijk, maar een opwindende mogelijkheid is dat ze in het zeer vroege heelal zijn ontstaan, kort na de oerknal. Er is gesuggereerd dat deze 'primordiale' zwarte gaten alle donkere materie van het universum kunnen vormen - de mysterieuze substantie die alle astrofysische en kosmologische structuren lijkt te doordringen, en dat is fundamenteel anders dan de materie gemaakt van atomen die we kennen.

Een interdisciplinair team van UvA-natuurkundigen en astronomen stelde voor om naar oerzwarte gaten in onze melkweg te zoeken door de röntgen- en radiostraling te bestuderen die deze objecten zouden produceren als ze door de melkweg dwalen en gas uit het interstellaire medium verzamelen. De onderzoekers hebben aangetoond dat de mogelijkheid dat deze objecten alle donkere materie in de melkweg vormen, sterk wordt verworpen door het ontbreken van heldere bronnen die in het galactische centrum worden waargenomen.

'Onze resultaten zijn gebaseerd op een realistische modellering van de aanwas van gas op de zwarte gaten, en van de straling die ze uitzenden, die compatibel is met de huidige astronomische waarnemingen. Deze resultaten zijn robuust tegen astrofysische onzekerheden', zegt Riley Connors, Promovendus aan de UvA en expert in de astrofysica van zwarte gaten. 'Wat nog interessanter is', voegt Daniele Gaggero toe, eerste auteur van de publicatie, 'is dat met meer gevoelige toekomstige radio- en röntgentelescopen, onze voorgestelde zoekstrategie kan ons in staat stellen een populatie van oerzwarte gaten in onze melkweg te ontdekken, ook al is hun bijdrage aan de donkere materie klein.'

'Een overtuigende implementatie van ons oorspronkelijke idee was mogelijk dankzij de gezamenlijke inspanning van een interdisciplinair team van wetenschappers van het GRAPPA Center of Excellence for Astroarticle Physics', zegt Gianfranco Bertone, GRAPPA-woordvoerder. 'Dit omvat theoretici die donkere materie en de vorming van zwarte gaten bestuderen, astrofysici die het daaropvolgende accretieproces modelleren, en astronomen die werken aan radio- en röntgenwaarnemingen.'

De nieuwe bevindingen zullen naar verwachting licht werpen op de vorming en oorsprong van oer-zwarte gaten en van standaard astrofysische zwarte gaten die worden gevormd wanneer sterren instorten.