En simulering av banorna för tre interagerande svarta hål. Den vänstra bilden visar översikten. Den högra sidan zoomas in. De blå och röda svarta hålen smälter samman. Kredit:Boekholt et al.
Den holländska studenten Arend Moerman (Leiden University, Nederländerna) har försvarat sin avhandlingsforskning om simulering av kaotiska interaktioner mellan tre svarta hål. Simuleringarna, som han genomförde tillsammans med forskare från Leiden och Oxford, visa att ljusare svarta hål tenderar att slungskjuta varandra ut i rymden, medan tyngre tenderar att smälta samman. Forskningen kommer att publiceras i den ledande tidskriften Fysisk granskning D .
Leiden masterstudent i astronomi Arend Moerman tillbringade ett år med att undersöka dynamiska interaktioner och kollisioner mellan tre imaginära svarta hål. Interaktionerna mellan tre kroppar som stjärnor eller planeter eller svarta hål kan inte förutsägas med en elegant formel. Moerman använde därför en dator som räknar ut vad som händer under en kort tidsperiod och sedan använder resultatet för nästa tidsperiod.
Utökad med relativitetsteorin
Datorkoden är en utökad version av koden som används av första författaren Tjarda Boekholt (University of Oxford, Storbritannien) och medförfattaren Simon Portegies Zwart (Leiden Observatory, Leiden University) 2020 och 2018. Den nya, utökad kod tar hänsyn till Einsteins relativitetsteori. Detta är viktigt eftersom relativitetsteorin spelar en stor roll, särskilt när det gäller tunga föremål som svarta hål.
Forskarna varierade massorna av de tre interagerande svarta hålen. De började med en solmassa och gick upp till en miljard gånger solens massa.
Brytpunkten
Cirka tio miljoner solmassor, det verkade finnas en vändpunkt. I simuleringarna, svarta hål som är lättare än cirka tio miljoner solmassor skjuter för det mesta ut varandra genom en gravitationsslunga. Svarta hål som är tyngre än cirka tio miljoner solmassor börjar smälta samman. Först, två svarta hål smälter samman. Det tredje svarta hålet kommer senare. De svarta hålen smälter samman eftersom de förlorar kinetisk energi och det beror på att de avger gravitationsvågor.
"Arends verk", säger Simon Portegies Zwart, "har lett till en ny förståelse för hur svarta hål blir supermassiva. I simuleringarna, vi ser att tunga svarta hål inte längre oändligt rör sig runt varandra, men det, om de är tillräckligt tunga, de kolliderar ganska omedelbart."
Moerman fick högsta möjliga betyg för sin magisteruppsats. Under tiden, han har startat ett andra examensforskningsprojekt om DESHIMA, ett holländsk-japanskt spektroskop på chip.
