Ny forskning kan göra oss klokare på universums mest gåtfulla objekt

En liten bricka i universums stora pussel kan ha fallit på plats i och med en banbrytande ny teori.

En liten bricka i universums stora pussel kan ha fallit på plats i och med en banbrytande ny teori.

LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Aurore Simonnet)

I vår egen galax, Vintergatan, händer det ett par gånger under loppet av miljontals år. Men tittar man ännu längre ut i universum, till avlägsna galaxer, förekommer det åtskilliga gånger per år.

Två svarta hål kolliderar i en enorm explosion, där de båda svarta hålen smälter ihop och skickar ut enorma gravitationsvågor i universum.

Precis som en leksakssnurra som spinner runt på ett bord, har de svarta hålen var sin vridningsaxel, som kan ha olika orienteringar i förhållande till varandra.

Sedan de första mätningarna gjordes 2015, har forskare undrat vad som bestämmer riktningen på de svarta hålens rotationsaxlar vid tidpunkten då två svarta hål kolliderar med varandra.

Mycket överraskande tyder en ny teori på att riktningen uppstår helt slumpmässigt, när det svarta hålet bildas i en supernova.

Ändrar kurs under uppkomsten

Teorin förklaras i en ny studie som har publicerats i tidskriften The Astrophysical Journal.

Enligt författaren, Thomas Tauris, som är professor i teoretisk astrofysik vid Ålborgs universitet i Danmark, har man hittills mätt omkring 100 kollisioner mellan två svarta hål. I sin studie av dessa kollisioner har Thomas Tauris tittat närmare på riktningen av de svarta hålens rotationsaxlar.

"Det som har varit svårt att förstå sig på har varit hur de båda svarta hålens rotationsaxlar har legat i förhållande till varandra", säger han.

"Jag har upptäckt att när tunga stjärnor slutar sina liv i en supernovaexplosion, tycks rotationsaxeln hos det nyfödda svarta hålet vändas i en slumpmässig riktning."

Mer konkret har Thomas Tauris använt datorsimuleringar av miljontals supernovor i binära system – det vill säga dubbelstjärnsystem – för att återskapa de svarta hålens rotationsaxlar.

Idén att de svarta hålens rotationsaxlar "vänds" i en slumpmässig riktning under bildningsprocessen, fick Thomas Tauris från neutronstjärnor, där samma sak sker.

Illustrationen visar fusionen av två svarta hål och de gravitationsvågor som skickas ut i universum, i takt med att de svarta hålen rör sig mot varandra.

© LIGO/T. Pyle

När han jämförde sina simuleringar med mätningar från de amerikansk-europeiska LIGO/Virgo-detektorerna, som kan mäta de gravitationsvågor som uppstår i kollisionen, kunde han se att de stämde väl överens.

"Jag blev ganska överraskad när jag såg att simuleringarna stämde så väl överens med mätningarna. Det är ju i grunden en mycket enkel förklaring – och enkla förklaringar som kan reproducera data har ofta visat sig vara korrekta – utan att det bevisar något som helst", säger han.

Det vi har svårast att förstå

Enligt Thomas Tauris kan teorin vara ännu en liten bricka i det stora kosmiska pusslet. Han tror att grundforskning generellt sett kan besvara några av universums största frågor, som: Varifrån kommer vi? Hur fungerar universum? Och vilka mekanismer styr naturens gång?

"Det handlar från mitt perspektiv om att se saker och ting i ett större sammanhang." Thomas Tauris, professor i teoretisk astrofysik.

"Det är kanske många som frågar sig varför i hela världen någon intresserar sig för vilken riktning de svarta hålens rotationsaxlar har, i en tid med galopperande inflation och krig i Europa? Men det handlar från mitt perspektiv om att se saker och ting i ett större sammanhang", fortsätter han.

"Svarta hål är intressanta därför att de är de gåtfulla objekt vi har svårast att förstå i vårt universum. Vi har ingen aning om vad som sker bakom händelsehorisonten (den punkt som definierar gränsen in till de svarta hålen, reds. anm.). Det kommer inte ut någon som helst information därifrån. Det är därför de är så speciella. All fysik vi känner till upphör att gälla när vi tar oss in bakom händelsehorisonten", avslutar han.

©

Läs också:

Nästa steg är enligt Thomas Tauris att titta på data från ännu fler kollisioner mellan svarta hål och lära oss ännu mer om fenomenet att ett svart hål byter rotationskurs – till synes i helt slumpmässig riktning – under tillblivelsen i en supernova.