Astronomen kunnen binnenkort wellicht superzware paren van zwarte gaten detecteren die in een dodelijke spiraal zijn opgesloten, niet door middel van zwaartekrachtsgolven, maar door te observeren hoe ze sterlicht vervormen. Een nieuwe methode maakt gebruik van zwaartekrachtlenzen – het afbuigen van licht rond massieve objecten – om deze verborgen kosmische duo’s te onthullen lang voordat speciale ruimtedetectoren zoals LISA operationeel worden.
De onzichtbare dans van galactische centra
De meeste grote sterrenstelsels herbergen een superzwaar zwart gat in hun kern, variërend van miljoenen tot miljarden keer de massa van onze zon. Wanneer sterrenstelsels botsen, kunnen deze zwarte gaten in een baan om elkaar heen terechtkomen en uiteindelijk samensmelten. Momenteel bevinden de geïdentificeerde binaire zwarte gaten zich op grote afstand van elkaar, maar de echte actie vindt dichterbij plaats. Het detecteren van deze nauwere paren is moeilijk; bestaande methoden zijn afhankelijk van toekomstige zwaartekrachtgolfobservatoria zoals LISA van de European Space Agency of TianQin in China.
Hoe lenzen het onzichtbare onthullen
De sleutel ligt in de manier waarop binaire zwarte gaten de ruimtetijd vervormen. Een enkel zwart gat vereist een perfecte uitlijning met het sterlicht van de lens, maar een paar biedt een veel grotere kans op versterking. Terwijl de zwarte gaten in hun baan rond de aarde draaien, creëren ze een verschuivende ‘bijtende curve’ – een gebied waar het licht intens wordt vergroot. Sterren die deze curve passeren, zullen periodiek knipperen en helderder lijken naarmate de bijtende stof eroverheen beweegt.
“De kans dat sterlicht enorm wordt versterkt, neemt enorm toe voor een dubbelster in vergelijking met een enkel zwart gat.” – Bence Kocsis, Universiteit van Oxford
Dit effect creëert een kenmerkende signatuur: zich herhalende uitbarstingen van sterrenlicht, zichtbaar over de jaren heen, die deze systemen onderscheiden van andere kosmische gebeurtenissen. De vorm en beweging van de bijtende curve coderen informatie over de massa’s en het orbitale verval van de zwarte gaten. Naarmate ze dichterbij komen, verandert het lenssignaal in frequentie en helderheid, wat verdere aanwijzingen oplevert.
De toekomst van de jacht op zwarte gaten
Hoewel het observeren van een enkel systeem beperkt is tot een enkele momentopname, zullen onderzoeken van de nachtelijke hemel een bredere telling mogelijk maken. Het Vera C. Rubin Observatorium in Chili en de Nancy Grace Roman Space Telescope (lancering in 2027) zullen naar verwachting veel van dergelijke lensgebeurtenissen detecteren. Deze waarnemingen kunnen vervolgens worden gecombineerd met gegevens van LISA (operationeel in de jaren 2030) om een gedetailleerde kaart te maken van de samensmeltende zwarte gaten in het universum.
De detectie van deze verborgen reuzen zal niet alleen theoretische modellen bevestigen, maar ook nieuwe wegen openen voor het testen van de zwaartekracht en de fysica van zwarte gaten in extreme omgevingen. Deze methode belooft een krachtig nieuw hulpmiddel te bieden voor het ontrafelen van enkele van de diepste mysteries van het universum.
