Forskare blir bekanta med svarta hål som stöter på natten. Tillbaka 2015, Laserinterferometern Gravitationsvågsobservatorium (eller LIGO) gjorde historia genom att detektera mullret i rymdtiden orsakat av två svarta hål som kolliderade i en galax långt borta, långt borta. Denna första upptäckt bekräftade förekomsten av svarta hål med stjärnmassa, eller de som är födda från de spektakulära supernovadödarna av massiva stjärnor. Sedan dess, vi har upptäckt flera andra fusioner (plus en fusion av neutronstjärnor i bonus!).

Nu, i forskning som publicerades den 10 april, 2018, i tidskriften Physical Review Letters, forskare föreslår att svarta hål troligen sammanfogas upprepade gånger för att producera svarta hål som är för massiva för att bara kunna produceras av bara en stjärna. Och globulära stjärnkluster kan vara det perfekta grannskapet för sådana föremål att bildas och smälta samman - om och om igen.

"Vi tror att dessa kluster bildades med hundratals till tusentals svarta hål som snabbt sjönk ner i mitten, "sa Carl Rodriguez, från MIT och Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, i ett påstående. "Den här typen av kluster är i huvudsak fabriker för binära bin i svarta hål, där du har så många svarta hål som hänger i ett litet område av rymden att två svarta hål skulle kunna smälta samman och producera ett mer massivt svart hål. Då kan det nya svarta hålet hitta en annan följeslagare och slå samman igen. "

LIGO har ännu inte tagit del av en av dessa "andra generationens sammanslagningar". Alla hittills hittade fusioner har involverat svarta hål med stjärnmassa (de som sannolikt bildas av enstaka massiva stjärnor). Skulle gravitationens vågor från en sammanslagningshändelse med ett svart hål på 50 gånger massan av vår sol detekteras i framtiden, dock, det skulle vara ett starkt bevis för att den svarta hålen skulle upprepas. Och det vore spännande.

"Om vi ​​väntar tillräckligt länge, så kommer LIGO så småningom att se något som bara kunde ha kommit från dessa stjärnkluster, eftersom det skulle vara större än någonting du kan få från en enda stjärna, "tillade Rodriguez.

De flesta galaxer är hem för globulära kluster, med fler kluster i större galaxer. Därför, massiva elliptiska galaxer kan rymma tiotusentals kluster, Vintergatan har ungefär 200, med närmaste 7, 000 ljusår från jorden. Dessa kluster innehåller gamla stjärnor som alla är trånga i en liten volym, så förhållandena är mogna för att alla svarta hål i dessa kluster ska falla till mitten och bli mysiga med andra svarta hål som kan lura.

Skulle två svarta hål glida nära varandra efter att ha fallit från olika delar av ett kluster, relativitetsberäkningar tyder på att de kommer att avge gravitationsvågor, därigenom suger energi från deras rörelse genom klustret. Detta skulle få de svarta hålen att sakta ner och börja spiralera in, så småningom bosätter sig i en binär bana runt varandra. Sedan förseglas deras öden. Båda svarta hålen kommer att fortsätta att avge gravitationsvågor, får deras bana att krympa tills paret kolliderar, smälter samman och bryter ut med en kraftfull gravitationsvågsblast som skulle resa iväg med ljusets hastighet. Det här nyligen sammanslagna svarta hålet skulle sedan hänga inne i klustret och vänta på att ett annat svart hål skulle driva förbi och börja den binära dansen igen.

Dock, när Rodriguez team körde simuleringarna, de antog att de sammanslagna svarta hålen snurrade snabbt och resultaten var, väl, ganska ballistisk.

"Om de två svarta hålen snurrar när de går samman, det svarta hålet de skapar kommer att avge gravitationsvågor i en enda föredragen riktning, som en raket, skapa ett nytt svart hål som kan skjuta ut så snabbt som 5, 000 kilometer per sekund - så, vansinnigt snabb, "sa Rodriguez." Det tar bara en spark på kanske några tiotals till hundra kilometer per sekund för att komma undan ett av dessa kluster. "

Med denna logik, om de sammanslagna svarta hålen startas ur klustren, de kan inte slå ihop igen. Men, efter att ha analyserat den typiska snurrningen av de svarta hålen som upptäcktes av LIGO, laget fann att det svarta hålets snurr är mycket lägre, vilket betyder att det finns mindre chans att kluster släpper sina nyligen sammanslagna svarta hål. Efter att ha gjort denna korrigering, forskarna fann att nästan 20 procent av binära bin i svarta hål skulle ha minst ett svart hål som bildades i en tidigare sammanslagning. Och genom deras räkning, andra generationens svarta hål bör ha ett talande massintervall på mellan 50 och 130 solmassor. Det finns inget annat sätt att producera svarta hål av denna massa om det inte var för fusioner.

Så, för nu är det över till världens gravitationsvågdetektorer för att hitta en signal som producerades av ett andra generationens svarta hål.

Vintergatans alldeles egna globulära stjärnkluster NGC 362 tros vara mellan 10 och 11 miljarder år gammal, enligt European Space Agency. Galaxen i sig är mer än 13 miljarder år gammal.