Natuurkundigen hebben aangetoond wat er gebeurt als twee zwarte gaten botsen

Het samensmelten van zwarte gaten is een van de weinige gebeurtenissen in het heelal waar voldoende energie voor nodig is

waarneembare zwaartekrachtgolven produceren.Natuurkundigen van de Johns Hopkins Universiteit hebben een model gebouwd van zwaartekrachtgolven die, net als rimpelingen in een vijver, uitstralen vanaf het botspunt van zwarte gaten, waardoor de ruimte-tijd wordt verstoord.

Simulatie van een botsing met een zwart gat. Video: John Hopkins Universiteit

Zwaartekrachtgolven zijn extreem klein.Meestal hebben natuurkundigen de golven bestudeerd die worden uitgezonden door samensmeltingen van zwarte gaten door de algemene relativiteitstheorie te vereenvoudigen: ze hebben versies van de vergelijkingen gebruikt die de zwakke en bijna onmerkbare maar belangrijke zwaartekrachteffecten van de samensmelting negeren.

In een nieuwe studie presenteerden wetenschappers een ‘frontale’botsing van zwarte gaten die met de snelheid van het licht bewegen. Hoewel een dergelijke impact uiterst onwaarschijnlijk is, laten simulaties van deze situatie golven zien die sterk genoeg zijn voor wetenschappers om niet-lineariteiten of zwaartekrachteffecten te detecteren die in ‘simplistische’ simulaties worden genegeerd. 

De algemene relativiteitstheorie is niet-lineair, wat betekent dat zwaartekrachtgolven zelf ook meer zwaartekrachtgolven zullen produceren.

Mark Ho-Yuk Chung, een natuurkundige aan de Johns Hopkins Universiteit die het onderzoek leidde.

De onderzoekers bestudeerden ook een ander, meerwaarschijnlijke situatie: geleidelijke samensmelting van twee zwarte gaten die om elkaar heen draaien. In deze situatie ontdekten wetenschappers ook tekenen van niet-lineaire voortplanting van zwaartekrachtgolven.  

Artistieke illustratie van het samenvoegen van twee zwarte mensengaten. Het gedrag van zwaartekrachtgolven in de beginfase (tijdens de nadering) en na het samensmelten kan worden beschreven door lineaire vergelijkingen, maar het samenvoegingsproces zelf brengt niet-lineaire effecten aan het licht. Afbeelding: Kip Thorne (boven); B.P. Abbott et al. (onder), American Physical Society

De bevindingen suggereren dat samensmeltingen van zwarte gaten niet kunnen worden bestudeerd met behulp van vereenvoudigde lineaire vergelijkingen en dat bestaande modellen moeten worden aangepast.

Lees verder:

Het paren van giraffen is nog vreemder dan eerder werd gedacht

Biologen begrijpen waarom naakte molratten 'oneindig' bevallen

Het gaat niet om de aarde: wetenschappers legden uit waarom het zonnestelsel het zeldzaamst is