In wat wordt beschouwd als de eerste directe detectie van een paar samensmeltende zwarte gaten, hebben astronomen een kosmische catastrofe waargenomen die ons begrip van hoe deze objecten zich vormen en evolueren, op de proef zou kunnen stellen.

De bevinding, gepubliceerd in het tijdschrift Nature, biedt nieuwe aanwijzingen voor de mysterieuze oorsprong van binaire zwarte gaten:paren zwarte gaten die om elkaar heen draaien voordat ze uiteindelijk met elkaar botsen.

"Wij geloven dat deze gebeurtenis het resultaat is van een paar zwarte gaten die zijn ontstaan ​​toen een enkele massieve ster explodeerde", zegt hoofdauteur van het onderzoek Vicky Kalogera, hoogleraar natuurkunde en astronomie aan de Northwestern University.

De stellaire explosie, bekend als een supernova, zou honderden miljoenen jaren geleden hebben plaatsgevonden in een sterrenstelsel op miljarden lichtjaren van de aarde.

"De twee zwarte gaten die het gevolg waren van de supernova zouden zich in een zeer nauwe baan hebben bevonden", zei Kalogera. "In de loop van de tijd zouden ze energie hebben weggestraald en hun impulsmoment hebben verloren, waardoor hun baan in verval raakte en de zwarte gaten naar binnen spiraalvormig werden."

De laatste duik zou in een fractie van een seconde hebben plaatsgevonden en een uitbarsting van zwaartekrachtsgolven hebben veroorzaakt:rimpelingen in de ruimtetijd die worden voorspeld door Einsteins algemene relativiteitstheorie.

Deze zwaartekrachtgolven zouden door het universum zijn gereisd en uiteindelijk LIGO hebben bereikt, een paar gigantische laserinterferometers in de Verenigde Staten. LIGO is ontworpen om deze rimpelingen in de ruimtetijd te detecteren.

Op 21 mei 2019 ontdekte LIGO een zwaartekrachtgolfsignaal dat overeenkwam met de voorspelde signatuur van een paar samensmeltende zwarte gaten.

De gebeurtenis, genaamd GW190521, was de grootste samensmelting van binaire zwarte gaten ooit waargenomen door LIGO. Het primaire zwarte gat had een massa van ongeveer 85 keer die van de zon, terwijl het secundaire zwarte gat een massa had van ongeveer 66 keer die van de zon.

‘De massa van deze zwarte gaten is bijzonder intrigerend’, zegt Kalogera. "Ze zijn allebei groter dan de typische zwarte gaten met stellaire massa die we tot nu toe hebben waargenomen."

Dit suggereert dat GW190521 mogelijk via een ander mechanisme is ontstaan ​​dan de meeste andere binaire zwarte gaten.

‘Het is mogelijk dat deze twee zwarte gaten zijn gevormd uit een massief dubbelstersysteem’, zegt Kalogera. ‘In zo’n systeem wisselen de twee sterren massa uit en smelten uiteindelijk samen, waardoor één zwart gat ontstaat. Dit zwarte gat zou dan kunnen samensmelten met een ander zwart gat om het binaire zwarte gat te vormen dat we hebben waargenomen.’

De ontdekking van GW190521 is een belangrijke mijlpaal in het onderzoek naar zwarte gaten en zwaartekrachtgolven. Het biedt nieuwe inzichten in de vorming en evolutie van deze objecten en biedt een prikkelende blik in het gewelddadige universum dat ver buiten ons bereik ligt.