Natuurkundigen hebben beschreven hoe waarnemingen van zwaartekrachtgolven de mogelijke verklaringen voor de vorming van zwarte gaten buiten onze melkweg beperken; ofwel draaien ze langzamer dan zwarte gaten in ons eigen melkwegstelsel, ofwel draaien ze snel maar worden 'rondgetuimeld' met spins die willekeurig in hun baan zijn georiënteerd.

De krant, gepubliceerd in Natuur , is gebaseerd op gegevens die tot stand zijn gekomen na historische waarnemingen van zwaartekrachtsgolven door de LIGO zwaartekrachtgolfdetector in 2015 en opnieuw in 2017.

In ons eigen melkwegstelsel zijn we in staat geweest om elektromagnetische zwarte gaten waar sterren omheen draaien te observeren en hun gedrag in kaart te brengen, met name hun snelle tol.

Zwaartekrachtgolven bevatten informatie over de dramatische oorsprong van zwart die niet op een andere manier kan worden verkregen. Natuurkundigen concludeerden dat de eerste gedetecteerde zwaartekrachtsgolven, in september 2015, werden geproduceerd tijdens de laatste fractie van een seconde van de samensmelting van twee zwarte gaten om een ​​enkele, meer massief ronddraaiend zwart gat. Er waren botsingen van twee zwarte gaten voorspeld, maar nooit waargenomen.

Als zodanig, zwaartekrachtsgolven vormen de beste en enige manier om een ​​diepgaande blik te werpen op de populatie van binaire zwarte gaten van stellaire massa buiten ons melkwegstelsel. Dit artikel stelt dat de zwarte gaten die via zwaartekrachtsgolven worden waargenomen, op twee mogelijke manieren verschillen van de gaten die eerder in onze melkweg zijn waargenomen.

De eerste mogelijkheid is dat de zwarte gaten langzaam ronddraaien. Als dat het geval is, suggereert dit dat er iets anders aan de hand is met de sterren die deze zwarte gaten vormen dan de sterren die in onze melkweg worden waargenomen.

De tweede mogelijkheid is dat de zwarte gaten snel ronddraaien, net als die in onze melkweg, maar zijn 'getuimeld' tijdens de formatie en zijn daarom niet langer uitgelijnd met de baan. Als dit de zaak is, het zou betekenen dat de zwarte gaten in een dichte omgeving leven - hoogstwaarschijnlijk binnen sterrenhopen. Dat zou een aanzienlijk dynamischere formatie opleveren.

Er is, echter, ook de kans dat beide mogelijkheden waar zijn - dat er gevallen zijn van zwarte gaten die langzaam ronddraaien in het veld en gevallen van zwarte gaten die snel ronddraaien in een dichte omgeving.

Dr. Will Farr, van de School voor Natuur- en Sterrenkunde aan de Universiteit van Birmingham, uitgelegd, "Door deze twee verklaringen voor het waargenomen gedrag te presenteren, en andere scenario's uit te sluiten, we bieden degenen die de vorming van zwarte gaten bestuderen en proberen te verklaren een doelwit om te raken. In ons vakgebied, weten welke vraag je moet stellen, is bijna net zo belangrijk als het antwoord zelf krijgen."

Professor Ilya Mandel, ook van de Universiteit van Birmingham, toegevoegd:"We zullen binnen enkele jaren weten welke verklaring de juiste is. Dit is alleen mogelijk gemaakt door de LIGO-detectie van zwaartekrachtsgolven in de afgelopen jaren. Dit veld staat nog in de kinderschoenen; ik ben ervan overtuigd dat in de nabije toekomst zullen we terugkijken op deze eerste paar detecties en rudimentaire modellen met nostalgie en een veel beter begrip van hoe deze exotische binaire systemen zich vormen."

Het team werd geleid door onderzoekers van de Universiteit van Birmingham in het Verenigd Koninkrijk, naast de Universiteit van Maryland, University of Chicago en Kavli Institute for Theoretical Physics in de VS.