När två svarta hål snurrar runt varandra och till slut kolliderar sänder de ut gravitationsvågor – krusningar i tid och rum som kan upptäckas med extremt känsliga instrument på jorden. Eftersom svarta hål och sammanslagningar av svarta hål är helt mörka är dessa händelser osynliga för teleskop och andra ljusdetekterande instrument som används av astronomer. Teoretiker har dock kommit med idéer om hur en sammanslagning av svarta hål skulle kunna producera en ljussignal genom att få närliggande material att stråla.
Nu kan forskare som använder Caltechs Zwicky Transient Facility (ZTF) vid Palomar Observatory nära San Diego ha upptäckt vad som skulle kunna vara just ett sådant scenario. Om det bekräftas skulle det vara den första kända ljusutbrottet från ett par kolliderande svarta hål.
Sammanslagningen identifierades den 21 maj 2019 av två gravitationsvågsdetektorer – National Science Foundations Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) och den europeiska Virgodetektorn – i en händelse som kallas GW190521g. Den upptäckten gjorde det möjligt för ZTF-forskarna att leta efter ljussignaler från den plats där gravitationsvågssignalen uppstod. Dessa gravitationsvågsdetektorer har också upptäckt sammanslagningar mellan täta kosmiska objekt som kallas neutronstjärnor, och astronomer har identifierat ljusemissioner från dessa kollisioner.
ZTF-resultaten beskrivs i en ny studie som publiceras i tidskriften Physical Review Letters. Författarna antar att de två svarta hålen med partner, vart och ett flera dussin gånger mer massivt än solen, kretsade kring ett tredje, supermassivt svart hål som är miljontals gånger mer massivt än solen och som är omgivet av en skiva av gas och annat material. När de två mindre svarta hålen slogs samman bildade de ett nytt, större svart hål som skulle ha fått en spark och skjutit iväg i en slumpmässig riktning. Enligt den nya studien kan det ha plöjt genom gasskivan och fått den att lysa upp.
”Den här upptäckten är oerhört spännande”, säger Daniel Stern, medförfattare till den nya studien och astrofysiker vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien, som är en avdelning av Caltech. ”Det finns mycket vi kan lära oss om dessa två sammansmältande svarta hål och den miljö de befann sig i baserat på den här signalen som de på sätt och vis oavsiktligt skapade. Så upptäckten av ZTF, tillsammans med vad vi kan lära oss av gravitationsvågorna, öppnar en ny väg för att studera både sammanslagningar av svarta hål och dessa skivor runt supermassiva svarta hål.”
Författarna påpekar att även om de drar slutsatsen att det utbrott som upptäcktes av ZTF troligen är ett resultat av en sammanslagning av svarta hål, kan de inte helt utesluta andra möjligheter.
För att få veta mer, läs pressmeddelandet från Caltech.