Als twee sterrenstelsels botsen, hun centrale zwarte gaten smelten samen, zwaartekrachtgolven uitzenden. Astronomen theoretiseren dat een terugslageffect soms het samengevoegde zwarte gat uit de melkweg schopt terwijl nabijgelegen sterren meeslepen voor de rit. Onderzoekers van SRON en Radboud Universiteit hebben nu een voorspelling gedaan hoe deze clusters eruit zullen zien om ze te identificeren en hun bestaan ​​te bewijzen. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in MNRAS .

Astronomen denken dat alle massieve sterrenstelsels een centraal zwart gat herbergen dat miljoenen tot miljarden zonnemassa's weegt. Kleinere zwarte gaten kunnen aanwezig zijn in de kernen van dwergstelsels. Het beroemdste centrale zwarte gat is dat in het M87-stelsel, die in 2019 voor het eerst werd gefotografeerd.

Als twee sterrenstelsels samensmelten, hun sterren zullen zich meestal gewoon vermengen zonder te botsen, maar de twee centrale zwarte gaten zullen samensmelten. De fusie produceert zwaartekrachtgolven die extreme hoeveelheden energie afvoeren, vergelijkbaar met een atoombom met de massa van meerdere zonnen. Je kunt je voorstellen dat als deze energie ook maar enigszins asymmetrisch wordt uitgestraald, er zal een terugslag zijn in de andere richting, vergelijkbaar met een astronaut die een pistool in de ruimte afvuurt. Als de terugslag sterk genoeg is, het resulterende samengevoegde zwarte gat wordt uit zijn eigen melkwegstelsel geworpen. Alle sterren die er door de zwaartekracht aan gebonden waren, worden meegesleept voor de rit. Dit is hoe hypercompacte stellaire clusters (HCSC's) ontstaan ​​- althans volgens de theorie; ze zijn nog niet in het echt gespot.

Een groep astronomen van SRON Netherlands Institute for Space Research en de Radboud Universiteit bedacht dat HCSC's mogelijk verborgen zijn in bestaande databases, waaronder die van de Gaia-telescoop en de Sloan Digital Sky Survey. Maar ze realiseerden zich al snel dat niemand gedetailleerde voorspellingen had gedaan over hoe ze eruit zouden zien in de database.

Dus als een eerste stap in hun zoektocht, ze hebben nu hun eigen voorspellingen gedaan en gepubliceerd in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society . Het team - inclusief eerste auteur Davide Lena en groepsleider Peter Jonker - voorspelt de kleuren, afbeeldingen en spectra van HCSC's die specifiek zijn afgestemd op elke database. Ze berekenden ook hoe een cluster eruit zou zien op een tweedimensionaal telescoopbeeld.

Als de onderzoekers erin slagen de eerste echte HCSC te identificeren, ze kunnen de kick-snelheid afleiden die het ontving van de terugslag na de fusie van de twee sterrenstelsels waaruit het voortkwam. Lena zegt, "Dat is al berekend uit simulaties van zwaartekrachtgolven, maar die zijn gebaseerd op theorieën die moeten worden bevestigd door observaties."

Alle uitgeworpen zwarte gaten in de buitenwijken van de Melkweg zullen het resultaat zijn van fusies tussen een dwergstelsel en een jonge Melkweg die onlangs helemaal opnieuw waren begonnen, het bouwen van een enorm zwart gat in het midden. Dus die samengevoegde zwarte gaten zouden niet meer dan gemiddelde massa mogen hebben; tussen honderden en honderdduizenden zonnemassa's. "Er wordt gedebatteerd over het bestaan ​​​​van zwarte gaten met een gemiddelde massa, " zegt Lena. "Als we inderdaad HCSC's vinden, we zullen tegelijkertijd het bestaan ​​​​van zwarte gaten met gemiddelde massa aantonen. We kunnen dit vervolgens bevestigen door de massa van de zwarte gaten te meten door middel van spectroscopische waarnemingen van de HCSC."

Jonker zegt, "We denken dat fusies een belangrijke rol spelen bij het vormen van enorme zwarte gaten. ESA's LISA-satelliet, te lanceren in 2034, zullen hun zwaartekrachtsgolven kunnen detecteren. Onder andere SRON en de Radboud Universiteit gaan bijdragen aan de bouw van deze fantastische satelliet."