Kun kaksi mustaa aukkoa kiertää toisiaan spiraalimaisesti ja lopulta törmäävät toisiinsa, ne lähettävät gravitaatioaaltoja – aaltoilua avaruudessa ja ajassa, joka voidaan havaita erittäin herkillä välineillä Maassa. Koska mustat aukot ja mustien aukkojen sulautumat ovat täysin pimeitä, nämä tapahtumat ovat näkymättömiä teleskoopeille ja muille tähtitieteilijöiden käyttämille valoa havaitseville laitteille. Teoreetikot ovat kuitenkin keksineet ideoita siitä, miten mustien aukkojen sulautuminen voisi tuottaa valosignaalin saamalla lähellä olevan materiaalin säteilemään.
Nyt tutkijat, jotka käyttävät San Diegon lähellä sijaitsevassa Palomar-observatoriossa sijaitsevaa Caltechin Zwicky Transient Facility -laitosta (ZTF), ovat saattaneet havaita, mikä voisi olla juuri tällainen skenaario. Jos se varmistuu, se olisi ensimmäinen tunnettu valonpurkaus, joka on peräisin törmäävästä mustien aukkojen parista.
Sulautumisen havaitsivat 21. toukokuuta 2019 kaksi gravitaatioaaltodetektoria – kansallisen tiedesäätiön laserinterferometrin gravitaatioaalto-observatorio (LIGO) ja eurooppalainen Virgo-ilmaisin – tapahtumassa nimeltä GW190521g. Tuon havainnon ansiosta ZTF:n tutkijat pystyivät etsimään valosignaaleja paikasta, josta gravitaatioaaltosignaali oli peräisin. Nämä gravitaatioaaltodetektorit ovat havainneet myös neutronitähdiksi kutsuttujen tiheiden kosmisten kohteiden välisiä sulautumia, ja tähtitieteilijät ovat tunnistaneet näiden törmäysten valopäästöjä.
ZTF:n tuloksia kuvataan uudessa Physical Review Letters -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa. Kirjoittajat olettavat, että kaksi kumppanimustaa aukkoa, joista kumpikin on useita kymmeniä kertoja Aurinkoa massiivisempi, kiertävät kolmatta, supermassiivista mustaa aukkoa, joka on miljoonia kertoja Auringon massainen ja jota ympäröi kaasua ja muuta materiaalia sisältävä levy. Kun kaksi pienempää mustaa aukkoa yhdistyivät, ne muodostivat uuden, suuremman mustan aukon, joka olisi kokenut potkun ja ampunut satunnaiseen suuntaan. Uuden tutkimuksen mukaan se on saattanut kyntää kaasukiekon läpi, mikä aiheutti sen syttymisen.
”Tämä havainto on äärimmäisen jännittävä”, sanoo Daniel Stern, uuden tutkimuksen toinen kirjoittaja ja astrofyysikko NASAn Jet Propulsion Laboratory -laboratoriossa Etelä-Kaliforniassa, joka on Caltechin osasto. ”Voimme oppia paljon näistä kahdesta sulautuvasta mustasta aukosta ja ympäristöstä, jossa ne olivat, tämän signaalin perusteella, jonka ne tavallaan tahattomasti loivat”. Joten ZTF:n havainto yhdistettynä siihen, mitä voimme oppia gravitaatioaalloista, avaa uuden tien tutkia sekä mustien aukkojen sulautumia että näitä levyjä supermassiivisten mustien aukkojen ympärillä.”
Tekijät huomauttavat, että vaikka he päättelevätkin, että ZTF:n havaitsema leimahdus on todennäköisesti seurausta mustien aukkojen sulautumasta, he eivät voi täysin sulkea pois muita mahdollisuuksia.
Lue Caltechin lehdistötiedote lukeaksesi lisää.