Mogelijke botsing tussen twee zwarte gaten met zichtbaar licht

Voor het eerst hebben astronomen mogelijk licht gezien door de samenvoeging van twee zwarte gaten, waardoor ze de kans kregen om meer te leren over deze mysterieuze donkere objecten.

Wanneer twee zwarte gaten om elkaar heen draaien en uiteindelijk botsen, zenden ze zwaartekrachtgolven uit - rimpelingen in ruimte en tijd die kunnen worden gedetecteerd met extreem gevoelige instrumenten op aarde. Omdat zwarte gaten en fusies van zwarte gaten volledig donker zijn, zijn deze gebeurtenissen onzichtbaar voor telescopen en andere lichtdetectie-instrumenten die door astronomen worden gebruikt. Echter, theoretici hebben ideeën bedacht over hoe een samenvoeging van twee zwarte gaten een lichtsignaal kan produceren door nabijgelegen materiaal te laten uitstralen. 

Bij de foto: Het concept van deze kunstenaar toont een superzwaar zwart gat omgeven door een gasschijf. In deze schijf zijn twee kleinere zwarte gaten ingebed die mogelijk zijn samengevoegd tot een nieuw zwart gat. Foto: Caltech / R. Gekwetst (IPAC)

Nu hebben wetenschappers die Caltech's Zwicky Transient Facility (ZTF) op Palomar Observatory bij San Diego gebruiken, misschien zo'n scenario gezien. Indien bevestigd, zou het de eerste bekende lichte overstraling zijn van een paar botsende zwarte gaten.

De fusie werd op 21 mei 2019 geïdentificeerd door twee gravitatiegolfdetectoren - de Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) van de National Science Foundation en de European Virgo-detector - in een evenement genaamd GW190521g. Die detectie stelde de ZTF-wetenschappers in staat om lichtsignalen te zoeken vanaf de locatie waar het zwaartekrachtsgolfsignaal vandaan kwam. Deze zwaartekrachtsgolfdetectoren hebben ook fusies opgemerkt tussen dichte kosmische objecten die neutronensterren worden genoemd, en astronomen hebben de lichtemissies van die botsingen geïdentificeerd.

De ZTF-resultaten worden beschreven in een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters. De auteurs veronderstellen dat de twee partnerzwarte gaten, elk enkele tientallen keren massiever dan de zon, om een ​​derde, superzwaar zwart gat cirkelden dat miljoenen maal de massa van de zon is en wordt omgeven door een schijf gas en ander materiaal. Toen de twee kleinere zwarte gaten samensmolten, vormden ze een nieuw, groter zwart gat dat een kick en een willekeurige richting zou hebben gehad. Volgens de nieuwe studie is het mogelijk door de gasschijf geploegd, waardoor deze oplicht.

"Deze detectie is buitengewoon spannend", zegt Daniel Stern, co-auteur van de nieuwe studie en astrofysicus bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië, een divisie van Caltech. "We kunnen veel leren over deze twee samenvoegende zwarte gaten en de omgeving waarin ze zich bevonden op basis van dit signaal dat ze per ongeluk hebben gecreëerd. Dus de detectie door ZTF, in combinatie met wat we kunnen leren van de zwaartekrachtgolven, opent een nieuwe weg om zowel fusies van zwarte gaten als deze schijven rond superzware zwarte gaten te bestuderen. ”

De auteurs merken op dat hoewel zij concluderen dat de door ZTF gedetecteerde overstraling waarschijnlijk het gevolg is van een samenvoeging van zwarte gaten, zij andere mogelijkheden niet volledig kunnen uitsluiten.

Auteur: Jan Vyvey.
Bron: JPL