Een internationaal team van wetenschappers heeft rimpelingen in ruimte en tijd ontdekt, bekend als zwaartekrachtsgolven, van de grootste bekende botsing tussen zwarte gaten die een nieuw zwart gat vormde dat ongeveer 80 keer groter was dan de zon - en van nog eens drie samensmeltingen van zwarte gaten.

De Australian National University (ANU) speelt een leidende rol in de Australische betrokkenheid bij de ontdekking van zwaartekrachtgolven door middel van een partnerschap in de Advanced Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO), die is gevestigd in de Verenigde Staten.

Professor Susan Scott, die leider is van de General Relativity Theory and Data Analysis Group bij ANU, zei dat het team de vier botsingen ontdekte door gegevens van de eerste twee waarnemingsruns van Advanced LIGO opnieuw te analyseren.

Wetenschappers ontdekten op 29 juli 2017 de gebeurtenis die het grootste bekende zwarte gat vormde uit een fusie van een binair systeem van twee zwarte gaten. De gebeurtenis vond plaats op ongeveer negen miljard lichtjaar afstand.

"Deze gebeurtenis had ook zwarte gaten die het snelst ronddraaiden van alle tot nu toe waargenomen fusies. Het is ook verreweg de meest verre fusie die is waargenomen, ' zei professor Scott.

De drie andere zwart-gatbotsingen werden tussen 9 en 23 augustus 2017 ontdekt, waren tussen de drie en zes miljard lichtjaar verwijderd en varieerden in grootte voor de resulterende zwarte gaten van 56 tot 66 keer groter dan onze zon.

"Deze waren afkomstig van vier verschillende binaire zwarte-gatsystemen die tegen elkaar sloegen en sterke zwaartekrachtsgolven de ruimte in uitstraalden, " zei professor Scott, die van de ANU Research School of Physics and Engineering is en hoofdonderzoeker is bij het Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav), die wordt gefinancierd door de Australian Research Council (ARC).

"Deze detecties van botsingen van zwarte gaten verbeteren enorm ons begrip van hoeveel binaire zwarte gatensystemen er in het heelal zijn, evenals het bereik van hun massa's en hoe snel de zwarte gaten draaien tijdens een fusie."

De onderzoekers zijn van plan om de zwaartekrachtgolfdetectoren voortdurend te verbeteren, zodat ze catastrofale gebeurtenissen veel verder in de ruimte kunnen detecteren. op een dag in de hoop terug te gaan naar het begin der tijden net na de oerknal, wat niet met licht kan.

Nadat de eerste waarnemingsruns waren afgerond, wetenschappers hebben de verzamelde gegevens opnieuw gekalibreerd en opgeschoond.

"Dit verhoogde de gevoeligheid van het detectornetwerk, waardoor onze zoekopdrachten meer bronnen konden detecteren, ' zei professor Scott.

"We hebben ook verbeterde modellen van de verwachte signalen in onze zoekopdrachten opgenomen."

Sinds de tweede waarnemingsrun eindigde in augustus 2017, wetenschappers hebben de zwaartekrachtsgolfdetectoren van LIGO en Virgo geüpgraded om ze gevoeliger te maken.

"Dit betekent dat tijdens de komende derde waarnemingsrun, begin volgend jaar, zullen we gebeurtenissen verder in de ruimte kunnen detecteren, wat betekent meer detecties en mogelijk zwaartekrachtsgolven van nieuwe en nog onbekende bronnen in het heelal, ' zei professor Scott.

Het internationale onderzoeksteam heeft de afgelopen drie jaar zwaartekrachtsgolven gedetecteerd van 10 verschillende samensmeltingen van zwarte gaten en één neutronensterbotsing. Neutronensterren zijn de dichtste sterren in het heelal, met een diameter tot ongeveer 20 kilometer.

De onderzoeksgroep van professor Scott ontwerpt ook een nieuw project waarmee ze zwaartekrachtgolven kunnen detecteren die afkomstig zijn van een kortlevende neutronenster die het resultaat is van een fusie van neutronensterren.

Dr. Karl Wette, een postdoctoraal fellow in de groep bij ANU en een lid van OzGrav, zei dat wetenschappers niet zeker wisten wat er was gevormd door de fusie van neutronensterren die in augustus vorig jaar werd ontdekt.

"Het zou een neutronenster kunnen zijn die na enige tijd instortte tot een zwart gat of onmiddellijk in een zwart gat veranderde, " hij zei.

"Ons nieuwe project zal helpen om kritische informatie te verstrekken over wat we krijgen van de fusie van twee neutronensterren."

Professor Scott zal de nieuwe resultaten later deze maand presenteren op het Australian Institute of Physics Congress in Perth.

De resultaten van de ontdekkingen worden gepubliceerd in Fysieke beoordeling X .