Wanneer twee zwarte gaten om elkaar heen draaien en uiteindelijk botsen, ze zenden rimpelingen uit in ruimte en tijd die zwaartekrachtgolven worden genoemd. Omdat zwarte gaten geen licht afgeven, deze gebeurtenissen zullen naar verwachting niet schijnen met lichtgolven, of elektromagnetische straling. Afgestudeerd Centrum, CUNY-astrofysici K.E. Saavik Ford en Barry McKernan hebben manieren geponeerd waarop een samensmelting van een zwart gat met licht zou kunnen exploderen. Nutsvoorzieningen, Voor de eerste keer, astronomen hebben bewijs gezien van een van deze lichtproducerende scenario's. Hun bevindingen zijn beschikbaar in de huidige nummers van: Fysieke beoordelingsbrieven .

Een team bestaande uit wetenschappers van The Graduate Center, CUNY; Caltech's Zwicky Transient Facility (ZTF); Stadsdeel Manhattan Community College (BMCC); en het American Museum of Natural History (AMNH) zag wat lijkt op een lichtflits van een paar samenvloeiende zwarte gaten. Het evenement (genaamd S190521g) werd voor het eerst geïdentificeerd door de National Science Foundation's (NSF) Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) en de Europese Maagd-detector op 21 mei, 2019. Toen de zwarte gaten samensmolten, wiebelende ruimte en tijd, ze zonden zwaartekrachtsgolven uit. Kort daarna, wetenschappers van ZTF - die zich in het Palomar Observatorium in de buurt van San Diego bevindt - beoordeelden hun opnames van hetzelfde evenement en zagen wat een lichtflits kan zijn die afkomstig is van de samenvloeiende zwarte gaten.

"In het centrum van de meeste sterrenstelsels schuilt een superzwaar zwart gat. Het wordt omringd door een zwerm sterren en dode sterren, inclusief zwarte gaten, " zei co-auteur Ford, een professor bij het Graduate Center, BMCC en AMNH. "Deze objecten zwermen als boze bijen rond de monsterlijke bijenkoningin in het midden. Ze kunnen even zwaartekrachtpartners vinden en paren, maar verliezen hun partners meestal snel door de gekke dans. Maar in de schijf van een superzwaar zwart gat, het stromende gas verandert de moshpit van de zwerm in een klassiek menuet, het organiseren van de zwarte gaten zodat ze kunnen paren, " ze zegt.

Zodra de zwarte gaten samensmelten, de nieuwe, nu groter zwart gat ervaart een kick die het in een willekeurige richting stuurt, en het ploegt door het gas in de schijf. "Het is de reactie van het gas op deze snel vliegende kogel die een heldere gloed veroorzaakt, zichtbaar met telescopen, " zei co-auteur McKernan, een professor astrofysica bij The Graduate Center, BMCC en AMNH.

"Dit superzware zwarte gat kabbelde jaren voort voordat deze meer abrupte uitbarsting, " zei de hoofdauteur van de studie Matthew Graham, een onderzoekshoogleraar astronomie bij Caltech en de projectwetenschapper voor ZTF. "De uitbarsting vond plaats op de juiste tijdschaal, en op de juiste plek, samenvallen met de zwaartekrachtgolf. In onze studie, we concluderen dat de flare waarschijnlijk het resultaat is van een samensmelting van een zwart gat, maar we kunnen andere mogelijkheden niet volledig uitsluiten."

"ZTF is speciaal ontworpen om nieuwe, bijzonder, en variabele soorten astronomische activiteit zoals deze, " zei Ralph Gaume, directeur van de afdeling Astronomische Wetenschappen van de NSF. "NSF-ondersteuning van nieuwe technologie blijft uitbreiden hoe we dergelijke gebeurtenissen kunnen volgen."

Zo'n uitbarsting zal naar verwachting dagen tot weken beginnen na de eerste plons van zwaartekrachtsgolven die tijdens de fusie worden geproduceerd. In dit geval, ZTF ving het evenement niet meteen op, maar toen de wetenschappers maanden later teruggingen en archiefbeelden van ZTF doornamen, ze vonden een signaal dat dagen na de zwaartekrachtgolfgebeurtenis van mei 2019 begon. ZTF zag dat de flare langzaam vervaagde in de loop van een maand.

De wetenschappers probeerden een meer gedetailleerd beeld te krijgen van het licht van het superzware zwarte gat, een spectrum genoemd, maar tegen de tijd dat ze keken, de gloed was al vervaagd. Een spectrum zou meer ondersteuning hebben geboden voor het idee dat de flare voortkwam uit het samensmelten van zwarte gaten in de schijf van het superzware zwarte gat. Echter, de onderzoekers zeggen dat ze andere mogelijke oorzaken voor de waargenomen flare grotendeels konden uitsluiten, waaronder een supernova of een getijdenverstoring, die optreedt wanneer een zwart gat in wezen een ster eet.

Wat is meer, het team zegt dat het niet waarschijnlijk is dat de uitbarsting afkomstig is van het gebruikelijke gerommel van het superzware zwarte gat, die zich regelmatig voedt met de omringende schijf. Met behulp van de Catalina Real-Time Transient Survey, onder leiding van Caltech, ze waren in staat om het gedrag van het zwarte gat in de afgelopen 15 jaar te beoordelen, en ontdekte dat zijn activiteit tot mei 2019 relatief normaal was, toen het plotseling heviger werd.

"Superzware zwarte gaten zoals deze hebben voortdurend uitbarstingen. Het zijn geen stille objecten, maar het tijdstip maat, en de locatie van deze flare was spectaculair, " zei co-auteur Mansi Kasliwal (MS '07, doctoraat '11), een assistent-professor astronomie aan Caltech. "De reden dat het zoeken naar dergelijke fakkels zo belangrijk is, is dat het enorm helpt bij astrofysica en kosmologische vragen. Als we dit opnieuw kunnen doen en licht kunnen detecteren van de samensmeltingen van andere zwarte gaten, dan kunnen we de huizen van deze zwarte gaten opsporen en meer te weten komen over hun oorsprong."

Het nieuw gevormde zwarte gat zou de komende jaren een nieuwe uitbarsting moeten veroorzaken. Het proces van samensmelten gaf het object een kick waardoor het opnieuw de schijf van het superzware zwarte gat zou moeten binnendringen, een nieuwe lichtflits produceren die ZTF zou moeten kunnen zien.

Het blad is getiteld, "Een kandidaat-elektromagnetische tegenhanger van de gravitatiegolf-gebeurtenis GW190521g van de binaire fusie met zwarte gaten."