'Onzichtbare reus' ontdekt die zich verschuilt achter dubbel zwart gat

DNVN - Zwaartekrachtsgolven van de GW190814-gebeurtenis hebben sporen onthuld van het bestaan ​​van een verborgen superzwaar zwart gat in de buurt. Dit opent een nieuw perspectief op de manier waarop binaire zwarte gaten ontstaan.

Fusie van een binair zwart gat nabij een superzwaar zwart gat. Bron: SHAO

Binaire zwarte gaten behoren al tot de meest mysterieuze verschijnselen in het heelal, maar wetenschappers van het Shanghai Astronomical Observatory (SHAO) van de Chinese Academie van Wetenschappen hebben onlangs bewijs gevonden dat ze mogelijk niet alleen zijn. Sommige systemen van binaire zwarte gaten worden waarschijnlijk gedomineerd door een mysterieuze "reusachtige metgezel" in de buurt.

Een onderzoeksteam onder leiding van Dr. Wenbiao Han van SHAO meldde tekenen dat de samensmelting van twee binaire zwarte gaten GW190814 waarschijnlijk plaatsvond onder de invloed van de zwaartekracht van een derde object, mogelijk zelf een superzwaar zwart gat.

De onderzoeksresultaten, gepubliceerd in het tijdschrift Astrophysical Journal Letters, bieden belangrijke aanwijzingen voor het ontrafelen van de oorsprong van binaire zwarte gaten.

Zwaartekrachtgolf gedetecteerd door de LIGO-Virgo-KAGRA-samenwerking. Bron: SHAO

Sinds 2015 heeft de LIGO-Virgo-KAGRA-samenwerking meer dan 100 zwaartekrachtgolven gedetecteerd, voornamelijk afkomstig van samensmeltingen van dubbele zwarte gaten. Hoewel ze hebben bijgedragen aan het begrip van de astrofysica, zijn hun ontstaans- en evolutiemechanismen nog steeds niet volledig verklaard.

Eerder stelde het team van Dr. Han het "b-EMRI"-model voor, dat een scenario beschrijft waarin een superzwaar zwart gat een binair zwart gat "vangt" en zo een systeem met drie niveaus vormt. In deze structuur draait het binaire zwarte gat rond het superzware zwarte gat en zendt het zwaartekrachtgolven uit op meerdere frequentiebanden. Het model werd opgenomen in een LISA-whitepaper en aangemerkt als een belangrijk onderzoeksdoel voor de Chinese ruimteobservatoria voor zwaartekrachtgolven. Sindsdien zoeken wetenschappers in LIGO-Virgo-gegevens naar tekenen van samensmeltingen van binaire zwarte gaten in de buurt van het superzware zwarte gat.

Bij analyse van de GW190814-gegevens ontdekten de onderzoekers dat de twee samensmeltende zwarte gaten een massaverhouding van bijna 10:1 hadden. Volgens co-auteur Dr. Shucheng Yang suggereert deze onbalans waarschijnlijk dat het paar ooit deel uitmaakte van een drievoudig systeem, waarbij het superzware zwarte gat hen door gravitationele interacties naar elkaar toe trok. Een andere hypothese is dat ze zich vormden in de accretieschijf van een actieve galactische kern, waar de zwaartekracht van dichte objecten de samensmelting aandreef.

Wetenschappers geloven dat als het binaire zwarte gat samensmelt nabij een derde object met een hoge dichtheid, zijn baan rond dit object een versnelling in de gezichtslijn zal veroorzaken – dat wil zeggen een versnelling langs de gezichtslijn van de waarnemer. Deze versnelling verandert de frequentie van zwaartekrachtgolven door het dopplereffect, waardoor een "vingerafdruk" in het signaal achterblijft.

Parameterschattingen voor GW190814, inclusief de massa's van de twee zwarte gaten (*m*~1~ en *m*~2~), de lichtsterktescheiding (*d*~L~), de versnelling in de gezichtslijn (*a*) en de vermogensindex (*n*~I~). De stippellijnen geven de mediaanwaarden en de 90%-betrouwbaarheidsintervallen aan. Contourplots tonen de 50%- en 90%-betrouwbaarheidsintervallen. Bron: SHAO

Om dit te bepalen, ontwikkelde het team een ​​zwaartekrachtgolfmodel dat de versnelling vanuit de gezichtslijn integreert en paste Bayesiaanse analyse toe op verschillende gebeurtenissen met sterke signalen. De resultaten toonden aan dat voor GW190814 het model met de versnelling vanuit de gezichtslijn beter presteerde dan de hypothese van het geïsoleerde binaire zwarte gat.

Deze versnelling wordt geschat op ongeveer 0,002 c/s-1 (90% betrouwbaarheidsniveau, waarbij c de lichtsnelheid is). Dit levert een Bayes-factor op van 58:1 - sterk bewijs voor het bestaan ​​van versnelling in de gezichtslijn.

"Dit is het eerste internationale bewijs voor de aanwezigheid van een derde, dicht object in een samensmelting van binaire zwarte gaten", aldus Dr. Han. "Deze bevinding wijst erop dat het binaire zwarte gat in GW190814 mogelijk deel uitmaakt van een complex systeem, in plaats van zich onafhankelijk te vormen, wat nieuwe perspectieven opent op het mechanisme van de vorming van binaire zwarte gaten."

In de toekomst, wanneer nieuwe generaties zwaartekrachtgolfdetectoren zoals de Einstein Telescope, Cosmic Explorer of ruimtesondes LISA, Taiji en TianQin in gebruik worden genomen, verwachten wetenschappers kleine veranderingen in signalen met hoge precisie te kunnen detecteren. Dit zal ons helpen meer gebeurtenissen zoals GW190814 te decoderen en zo dichter bij de verklaring van de vorming en evolutie van binaire zwarte gaten te komen.

La Khe (volgens SciTech Daily)

Bron: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/phat-hien-nguoi-khong-lo-vo-hinh-an-minh-sau-ho-den-doi/20250901102834250