Ver van de aarde, twee zwarte gaten draaien om elkaar heen, voortplantende golven die tijd en ruimte buigen. Het bestaan ​​van dergelijke golven - zwaartekrachtsgolven - werd meer dan een eeuw geleden voor het eerst voorspeld door Albert Einstein op basis van zijn algemene relativiteitstheorie. En zoals altijd, Einstein had gelijk.

Maar het duurde tot 2015 voordat de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory voor het eerst zwaartekrachtgolven detecteerde, bevindingen die het LIGO-team twee jaar later de Nobelprijs voor de natuurkunde opleverden. Naast de schokgolf die deze ontdekking de wetenschappelijke gemeenschap overstuurde, het gaf onderzoekers ook het nieuwe veld van zwaartekrachtsgolfastronomie. Maar zoals bij veel ontdekkingen, voor elk opgelost mysterie, nieuwe vragen zijn gerezen.

Eén zo'n nieuwe puzzel:hoe zijn die zwaartekrachtsgolven-inducerende zwarte gaten ontstaan? Schrijven in het journaal Fysieke beoordelingsbrieven , Joseph Fedrow van het Yukawa Institute for Theoretical Physics van de Universiteit van Kyoto heeft in samenwerking met de International Research Unit for Advanced Future Studies bepaald hoe zwaartekrachtsgolven eruit zouden zien als twee zwarte gaten gevormd worden in een massief, vallende ster.

"Hoewel zwaartekrachtgolven ons in staat hebben gesteld om voor het eerst zwarte gaten direct te detecteren, we weten nog steeds niet de exacte oorsprong van deze specifieke zwarte gaten, ", legt Fedrow uit. "Eén idee is dat deze zwarte gaten zijn gevormd tijdens dynamische fragmentatie van de binnenkern van een stervende ster die door zwaartekracht instort." volgens Fedrow, zou hebben geleid tot twee van de fragmenten die zwarte gaten zijn geworden en om elkaar heen cirkelen in de overblijfselen van de stellaire omgeving.

Om dit voorstel te testen, het team gebruikte supercomputers en de tools van numerieke relativiteit om een ​​model te maken van twee zwarte gaten in zo'n omgeving. En na vele uren rekenwerk, de output werd vergeleken met de waarnemingsgegevens van LIGO. "Onze resultaten waren meetbaar verschillend, waaruit blijkt dat als zwarte gaten gevormd in een hoge dichtheid, stellaire omgeving, dan wordt de tijd die nodig is om samen te voegen korter. Als de dichtheid wordt verlaagd tot niveaus die meer op vacuüm lijken, dan komen de resulterende zwaartekrachtsgolven overeen met die van de waargenomen gebeurtenis."

Naast het licht werpen op de dynamiek van binaire zwarte gaten, deze resultaten bevestigen opnieuw dat de eerste golven die door LIGO werden gedetecteerd, afkomstig waren van zwarte gaten in een leeg gebied in de ruimte. "In deze spannende nieuw tijdperk van zwaartekrachtsgolfastronomie, we weten niet wat we zullen vinden, of waar het ons zal leiden, " concludeert Fedrow. "Maar ons werk hier zal helpen om onbetreden paden te verlichten, en een licht schijnen op de donkerste objecten in het universum."