Recente waarnemingen van zwaartekrachtgolven wijzen erop dat een aanzienlijk deel van de zwarte gaten in het universum is ontstaan door herhaalde fusies, in plaats van enkel door de dood van een enkele ster.
Wetenschappers hebben een proces geïdentificeerd dat bekend staat als "hiërarchische samensmelting". Waar het standaardmodel stelt dat stellaire zwarte gaten ontstaan wanneer massieve sterren exploderen als supernova's, tonen nieuwe gegevens aan dat deze objecten opnieuw kunnen samensmelten. Dit proces creëert steeds massievere zwarte gaten, een fenomeen dat waarschijnlijk vaker voorkomt in dichtbevolkte regio's van sterrenstelsels.
De rol van spin bij het bepalen van de oorsprong
Om vast te stellen of een zwart gat een "eerste generatie"-object is of een product van een eerdere fusie, kijken astronomen naar de rotatie, oftewel de spin. Volgens berichtgeving van universetoday.com hebben zwarte gaten die direct uit een supernova ontstaan doorgaans weinig tot geen spin, omdat de moederster tijdens het sterfproces veel massa en impulsmoment verliest.
Wanneer twee zwarte gaten echter samensmelten, is dit een energetischer proces dat resulteert in een object met een specifieke spin. Cailin Plunkett, onderdeel van een onderzoeksteam met experts van onder meer MIT, stelt dat de data een consistent beeld laten zien waarbij een aanzienlijk percentage van de zwarte gaten via dit herhaalde pad is ontstaan.
Extreme waarnemingen en fysieke anomalieën
De internationale LIGO-Virgo-KAGRA-samenwerking heeft recentelijk een reeks bijzondere gebeurtenissen gedetecteerd. In de herfst van 2024 werden twee unieke botsingen waargenomen, gecatalogiseerd als GW241011 en GW241110. Zoals beschreven door astronomy.com, vertoonde één van deze zwarte gaten een extreem hoge rotatiesnelheid, terwijl een ander object een fenomeen liet zien dat nog nooit eerder was waargenomen: een zwarte gat dat in tegengestelde richting draaide.
Naast deze ongebruikelijke spins zijn er ook records gebroken wat betreft de omvang van de botsingen. Volgens een artikel in nature.com is de grootste fusie van zwarte gaten ooit gedetecteerd door de LIGO-detector. Deze "monsterfusie" bevat snel draaiende zwarte gaten die bestaande natuurkundige modellen uitdagen en fundamentele inzichten bieden in hoe deze gigantische lichamen in het universum groeien.
Testen van de algemene relativiteitstheorie
De precisie waarmee deze zwaartekrachtgolven — rimpelingen in de ruimtetijd — worden gemeten, stelt wetenschappers in staat om de theorieën van Albert Einstein opnieuw te toetsen. Volgens sciencedaily.com hebben de twee botsingen die kort na elkaar in 2024 plaatsvonden, de algemene relativiteitstheorie onderworpen aan een van haar meest extreme tests tot nu toe. De resultaten bevestigen de theoretische voorspellingen met een ongekende nauwkeurigheid.
Bovendien onderzoeken wetenschappers of deze extreme gebeurtenissen aanwijzingen kunnen geven over het bestaan van ultralichte bosonen. Dit zijn mysterieuze deeltjes die mogelijk energie kunnen onttrekken aan zwarte gaten, wat zou kunnen leiden tot nieuwe ontdekkingen in de particlefysica.
Betekenis voor de kosmologie
De detectie van honderden fusies via zwaartekrachtgolven bevestigt dat het universum voortdurend in beweging is. De verschuiving in het denken — van enkelvoudige stellaire sterfgevallen naar een complex netwerk van hiërarchische fusies — helpt astronomen om de evolutie van sterrenstelsels beter te begrijpen. De combinatie van data over massa, spin en zwaartekrachtgolven vormt een nieuwe tijdlijn van hoe de meest massieve objecten in de kosmos worden gevormd.