Een nieuwe theoretische studie onder leiding van wetenschappers van de Shanghai Jiao Tong Universiteit en het Purple Mountain Observatory heeft onderzocht hoe de snel draaiende componenten van binaire zwarte gaten, achtergelaten door een recente supernova-explosie, kunnen worden gedetecteerd. De resultaten bieden een veelbelovend perspectief op het onderzoeken van de natuurkunde in extreme omgevingen.

Wanneer massieve sterren hun nucleaire brandstof uitputten, ondergaan ze een zwaartekrachtinstorting en exploderen ze als supernova's. Als er in de buurt een enorme metgezel aanwezig is, kan deze samensmelten met het compacte overblijfsel dat door de explosie is achtergelaten, waardoor een binair zwart gatensysteem ontstaat. Door de interactie en uiteindelijke samensmelting van de binaire componenten komen enorme hoeveelheden energie vrij in de vorm van zwaartekrachtgolven, de rimpelingen in de ruimtetijd die worden voorspeld door Einsteins algemene relativiteitstheorie.

De aanwezigheid van een snel roterend of ronddraaiend zwart gat in het binaire systeem zou de zwaartekrachtgolfvormen aanzienlijk beïnvloeden. Vanwege de complexiteit van de astrofysica die betrokken is bij de vorming en evolutie van binaire zwarte gaten, bestaat er echter nog steeds geen consensus over de vormingsefficiëntie van snel draaiende zwarte gaten.

Door uitgebreide computersimulaties uit te voeren, ontdekten de onderzoekers dat de orbitale beweging en de precessie van de schijf in een post-supernova binair zwart gat-systeem aanzienlijk veranderd zijn vanwege de snelle rotatie van het begeleidende zwarte gat. Het precessie-effect zorgt ervoor dat de accretieschijf rond het begeleidende zwarte gat tijdsafhankelijke variabiliteit vertoont.

"Deze variabiliteit, die is vastgelegd in de röntgenlichtcurves die vanuit onze gezichtslijn worden waargenomen, opent een nieuwe manier om de astrofysische eigenschappen van het begeleidende zwarte gat te onderzoeken en zelfs de slecht bekende geboortesnelheidsverdeling te beperken", aldus prof. Tong Liu van de Shanghai Jiao Tong Universiteit, de hoofdauteur van het onderzoek.

Het onderzoek, gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters, suggereert toekomstige ruimtemissies zoals Einstein Probe, Lynx, Athena en het toekomstige Large Observatory For X-ray Timing (LOFT), die zijn ontworpen om röntgentiminggegevens te leveren met een hoge gevoeligheid en breed bereik. energiedekking, zal het potentieel hebben om deze verborgen zwarte gaten te onthullen door de ontdekking en karakterisering van de voorspelde variabele signalen.