Wetenschappers hebben een plausibele verklaring voor het feit dat een van de zwaarste zwartegatenparen die tot nu toe via zwaartekrachtgolven zijn waargenomen, in een niet-cirkelvormige baan leken samen te smelten.
De oorzaak wordt gezocht in de reusachtige gasschijf rond een superzwaar zwart gat (Nature).
Zwarte gaten behoren tot de meest fascinerende objecten in het heelal, maar onze kennis erover is nog beperkt – vooral omdat ze geen licht uitzenden.
Tot een paar jaar geleden was licht onze belangrijkste bron van kennis over ons heelal en zijn zwarte gaten, totdat de Amerikaanse LIGO-detector in 2015 voor het eerst zwaartekrachtgolven registreerde die afkomstig waren van een samensmelting van twee zwarte gaten.
Vier jaar later deed LIGO, inmiddels bijgestaan door zijn Europese tegenhanger Virgo, een onverwachte ontdekking.
Het betrof een fusie van twee zwarte gaten die niet alleen zwaarder waren dan mogelijk werd geacht, maar waarbij bovendien een lichtflits was geproduceerd.
Uit een analyse van de gebeurtenis, die de aanduiding GW190521 kreeg, bleek bovendien dat de beide zwarte gaten tot aan de samensmelting in niet-cirkelvormige banen om elkaar wentelden.
Dat laatste was een verrassing, omdat het uitzenden van zwaartekrachtgolven de zwarte gaten niet alleen dichter bij elkaar brengt, maar ook hun banen cirkelvormiger maakt.
Een team onder leiding van Johan Samsing van het Niels Bohr Instituut van de Universiteit van Kopenhagen zoekt de oorzaak van het afwijkende karakter van GW190521 nu in de omgeving waarin de twee samensmeltende zwarte gaten zich bevonden.
Ze zouden zich hebben bevonden in de platte schijf van gas rond het miljoenen malen zwaardere zwarte gat in het centrum van hun sterrenstelsel.
In de omgeving van zo’n superzwaar zwart gat kan het wemelen van de kleinere zwarte gaten die als biljartballen ‘rondstuiteren’.
Dat leidt tot frequente ontmoetingen tussen zwarte gaten, waarbij ook paarvorming kan optreden.
Maar eerdere berekeningen hadden laten zien dat dit bijna nooit leidt tot de vorming van een zwartegatenpaar dat in niet-cirkelvormige banen om elkaar wentelt.
Toch was dat precies wat bij GW190521 was waargenomen.
Volgens Samsing waren al deze berekeningen gebaseerd op de gedachte dat de interacties tussen de zwarte gaten in drie dimensies plaatsvinden, zoals in de meeste gevallen ook daadwerkelijk lijkt te zijn gebeurd.
Maar wat nu als de interacties tussen zwarte gaten zich afspelen in de platte accretieschijf rond een superzwaar zwart gat, die meer op een tweedimensionale omgeving lijkt?
De berekeningen van Samsing en zijn team laten zien dat in zo’n platte schijf de kans op het ontstaan van een excentrische fusie van zwarte gaten honderd keer zo groot is.
Hierdoor zou ongeveer de helft van alle samensmeltende zwarte gaten excentrische banen volgen.
De nieuwe theorie kan ook de grote massa’s van de zwarte gaten van GW190521 verklaren.
Deze zouden het gevolg zijn van opeenvolgende fusies binnen de gasschijf. En de lichtflits die bij GW190521 vrijkwam zou afkomstig kunnen zijn geweest van het hete gas in hun omgeving. (EE)
(Image Credit: J. Samsing/Niels Bohr Institute)
