‘Pool’ van zwart gat kan vreemde aspecten van de fusie van zwarte gaten in 2019 verklaren

In 2019 pikte de LIGO/VIRGO-samenwerking een zwaartekrachtgolfsignaal op van een samensmelting van een zwart gat dat een van de recordboeken bleek te zijn. Het werd ‘GW190521’ genoemd en was het meest massieve en verste dat tot nu toe is gedetecteerd, en produceerde het meest energieke signaal dat tot nu toe is gedetecteerd, en verscheen in de gegevens als ‘luider’ dan de gebruikelijke ‘chirp’.

Bovendien was het nieuwe zwarte gat dat het resultaat was van de fusie ongeveer 150 keer krachtiger dan het gewicht van onze zon, waardoor GW190521 de eerste directe waarneming was van een zwart gat van gemiddelde massa. Nog vreemder waren de twee zwarte gaten die samensmolten in een elliptische (niet cirkelvormige) baan, en hun spin-assen waren meer gekanteld dan normaal in vergelijking met die banen.

Natuurkundigen doen niets liever dan een intrigerende puzzel presenteren die niet meteen in de gevestigde theorie lijkt te passen, en GW190521 gaf hen precies dat. Nieuwe theoretische simulaties suggereren dat al deze vreemde aspecten kunnen worden verklaard door de aanwezigheid van een enkel, derde zwart gat dat de laatste dans van het binaire systeem verslaat om een ​​”rommelige dans” te produceren, volgens nieuw papier Gepubliceerd in tijdschrift Nature.

zoals we zijn Ik noemde eerderOp 21 mei 2019 pikten de detectoren van de Collaboration een veelbetekenend signaal op van een binaire fusie van een zwart gat: vier korte trillingen van minder dan een tiende van een seconde. Hoe korter het signaal, hoe meer massa de zwarte gaten samensmelten – in dit geval respectievelijk 85 en 66 zonsmassa’s. De zwarte gaten zijn samengesmolten tot een nieuw zwart gat groter dan ongeveer 142 zonsmassa’s, waarbij het equivalent van acht zonsmassa’s in het proces wordt uitgezonden – dus het sterke signaal werd opgevangen door de detectoren.

Wat deze gebeurtenis zo ongebruikelijk maakte, is dat de meting van 142 zonsmassa’s in het midden ligt van wat bekend staat als de “massakloof” van zwarte gaten. De meeste van deze objecten vallen uiteen in twee groepen: stellaire zwarte gaten (variërend van enkele zonsmassa’s tot tientallen zonsmassa’s) en superzware zwarte gaten, zoals die in het midden van onze Melkweg (variërend van honderdduizenden tot miljarden van zonnemassa’s). De eerste wordt veroorzaakt door de dood van massieve sterren in een supernova die in de kern instort, terwijl de vorming van de laatste een mysterie blijft.

Het feit dat een voorouder van een zwart gat 85 zonsmassa’s woog, is ook ongebruikelijk, omdat dit in strijd is met de huidige modellen van stellaire evolutie. De soorten sterren die aanleiding zouden geven tot zwarte gaten tussen 65 en 135 zonsmassa’s zouden geen supernova blijken te zijn, en zouden dus ook niet als zwarte gaten eindigen. In plaats daarvan zullen deze sterren onstabiel worden en veel van hun massa verliezen. Alleen dan zullen ze transformeren in een supernova – maar het resultaat zal een zwart gat zijn van minder dan 65 zonsmassa’s.